Конденсаційний газовий котел: принцип роботи, плюси і мінуси

Продавці теплогенераторів конденсаційного типу заявляють, що ККД запропонованого нам інноваційного обладнання становить понад 100%. Але погодьтеся, це злегка суперечить закону збереження енергії, знайомому всім нам зі шкільного курсу фізики. Так в чому ж загадка? З одного боку подібні заяви є вивертом маркетологів. Однак з іншого – в їх запевненнях є і зерно правди. Ми детально розберемо, як влаштований конденсаційний газовий котел: переваги і недоліки, його специфіка роботи і конструкції заслуговують детального вивчення.

Для того щоб отримати повноцінне уявлення про конденсаційному типі обладнання, порівняємо його з класичним видом генератора теплової енергії. Наведемо особливості його підключення і експлуатації. Розкриємо таємниці надвисокої продуктивності.

Що це таке

Високий ККД конденсаційного газового теплогенератора забезпечується наявністю в його конструкції додаткового теплообмінника. Перший штатний для всіх опалювальних котлів теплообмінний вузол передає теплоносія енергію палива, що спалюється. А другий додає до цього ще й тепло від рекуперації вихлопних газів.

Працюють конденсаційні котли на «блакитному паливі»:

• магістральному (суміші газів з переважанням метану);
• газгольдерне або балонному (суміші пропану з бутаном з переважанням або першого, або другого компонента).

Допустимо використовувати будь-який варіант газу. Головне, щоб пальник була розрахована на роботу з тим чи іншим типом палива.

Конденсаційні газові котли дорожче звичайних конвекційних моделей, але виграють у них за видатками на паливо за рахунок зниження споживання газу на 20-30%.

Найкращу ефективність конденсаційний теплогенератор показує при спалюванні метану. Пропан-бутанова суміш тут трохи поступається. Причому чим більше частка пропану, тим краще.

В цьому відношенні «зимовий» газ для газгольдера дає на виході трохи більший ККД, ніж «літній», так як пропановая компонента в першому випадку вище.

На відміну від конденсаційного газового котла в конвекційному частина теплової енергії йти в димохід разом з продуктами горіння. Тому у класичних конструкцій ККД і знаходиться в районі 90%. Вище його підняти можна, але технічно дуже складно.

Економічно це не виправдано. А ось в конденсатніках тепло, одержуване від спалювання газу, використовується більш раціонально і повно, так як тепло виділяється при переробки пара акумулюється і передається системі опалення . Так додатково нагрівається теплоносій, що дозволяє знизити витрату пального в розрахунку на одержуваний 1 кВт тепла.

Побудова і принцип роботи

За конструкцією конденсаційний котел багато в чому схожий на конвекційний аналог із закритою камерою горіння. Тільки всередині він доповнюється вторинним теплообмінником і блоком рекуперації.

Головні особливості пристрою конденсаційного теплогенератора – наявність другого теплообмінника і закритої камери згоряння з вентилятором.

Складається конденсаційний котел на газу з:

• камери горіння закритого типу з модульованим пальником;
• первинного теплообмінника №1;
• камери охолодження вихлопних газів до + 56-57 0 С (точки роси);
• вторинного конденсаційного теплообмінника №2;
• димоходу;
• вентилятора подачі повітря;
• резервуара для конденсату і системи його відводу.

Розглядається обладнання практично завжди оснащується вбудованим циркуляційним насосом для теплоносія . Звичайний варіант з природним струмом води по трубах опалення тут малопріменім. Якщо насоса в комплекті немає, то його обов’язково треба буде передбачити при підготовці проекту обв’язки котла.

Додаткові відсотки ККД у конденсаційного котла утворюються в результаті підігріву обратки за рахунок охолодження вихлопних газів в димоході.

Котли-конденсатнікі в продажу є одноконтурні та двоконтурні , а також в підлоговому і настінному виконанні. У цьому відмінностей вони від класичних конвекційних моделей не мають.

Принцип роботи конденсаційного газового котла наступний:

1. Основне тепло нагрівається вода отримує в теплообміннику №1 від спалювання газу.
2. Потім теплоносій проходить по контуру опалення, остигає і потрапляє на вторинний теплообмінний блок.
3. В результаті конденсації продуктів горіння в теплообміннику №2 захолола вода підігрівається за рахунок рекуперировать тепла (економлячи до 30% палива) і йде знову на №1 в новий цикл циркуляції.

Щоб точно контролювати температуру відпрацьованих газів, конденсаційні котли завжди оснащуються модульованим пальником з ходом потужності від 20 до 100% і вентилятором подачі повітря.

Нюанси експлуатації: конденсат і димар

У конвекційному котлі продукти горіння природного газу СО 2 , оксиди азоту і пар охолоджуються лише до 140-160 0 С. Якщо остудити їх нижче, то в димоході впаде тяга, почне утворюватися агресивний конденсат і потухне пальник.

Такого розвитку ситуації всі виробники класичних газових теплогенераторів прагнуть уникнути, щоб максимально підвищити безпеку роботи, а також продовжити термін служби свого обладнання.

У конденсаційному котлі температура газів в димоході коливається в районі 40 0 С. З одного боку це знижує вимоги по жаростійкості матеріалу димохідної труби , але з іншого накладає обмеження на його вибір в плані стійкості до дії кислот.

Відпрацьовані гази з газового котла при охолодженні утворюють агресивний з високою кислотністю конденсат, який з легкістю роз’їдає навіть сталь.

Теплообмінники в конденсаційних теплогенераторах роблять з:

• нержавійки;
• силуміну (алюмінію з кремнієм).

Обидва ці матеріали володіють підвищеними кислотостойкими характеристиками. Чавун і звичайна сталь для конденсатніков абсолютно не підходять.

Димохідну трубу для конденсаційного котла дозволяється встановлювати виключно з нержавійки або кислотостойкого пластика. Цегляні, залізні і інші димоходи для подібного обладнання не підходять.

При рекуперації у вторинному теплообміннику утворюється конденсат, що представляє собою слабкий кислотний розчин і підлягає видаленню з водогрійного приладу.

При роботі конденсаційного котла потужністю 35-40 кВт утворюється близько 4-6 літрів конденсату. Спрощено виходить близько 0,14-0,15 літра на 1 кВт теплової енергії.

Фактично це слабка кислота, яку заборонено зливати в автономну каналізацію, так як вона погубить задіяні в переробці відходів бактерії. Та й перед скиданням в централізовану систему рекомендована спочатку розбавити водою в пропорції до 25: 1. А потім вже можна видаляти, не боячись зруйнувати трубу.

Якщо котел ставиться в котеджі з септиком або ЛОС, то конденсат спочатку необхідно нейтралізувати. В іншому випадку він уб’є всю мікрофлору в автономної очисної системи.

«Нейтралізатор» виконується у вигляді ємності з мармуровою крихтою загальною масою 20-40 кг. При проходженні через мармур у конденсату з казана підвищується pH. Рідина стає нейтральною або нізкощелочной, вже безпечною для бактерій в септику і для матеріалу самого відстійника. Міняти наповнювач в такому нейтралізаторі потрібно раз в 4-6 місяців.

Звідки ККД вище 100%?

При вказівці ефективності роботи газового котла виробники за основу беруть показник нижчої теплоти згорання газу без урахування теплоти, що утворюється при конденсації водяної пари. У конвекційному теплогенераторі останній разом з приблизно 10% теплової енергії повністю йде в димохідну трубу , тому його і не враховують.

Однак якщо скласти конденсаційне вторинне тепло і основне від спаленого природного газу, то вийде якраз більше 100% ККД. Ніякого шахрайства, просто невелика хитрість в цифрах.

При розрахунку ККД по вищій теплоті згоряння у конвекційного котла він буде в районі 83-85%, а у конденсаційного – порядку 95-97%.

По суті, «неправильний» коефіцієнт корисної дії вище 100% виникає через бажання виробників теплогенеруючого обладнання порівнювати порівнювані показники.

Просто в конвекційному приладі «водяна пара» взагалі ніяк не вважається, а в конденсаційному його враховувати треба. Звідси і невеликі розбіжності з логікою фундаментальної фізики, яку викладають в школі.

Плюси і мінуси

Серед переваг конденсаційного котла числяться:

• Скорочення на 60-70% обсягу шкідливих викидів (велика частина вуглекислоти і азотних оксидів йде в конденсат).
• У порівнянні з конвекційними моделями економія до 30% газового палива на згенерований 1 кВт.
• Менші габарити нагрівального обладнання на газу при однаковій потужності.
• Низька температура продуктів горіння в димоході (всього лише близько 40 0 С).
• Можливість установки каскаду з декількох котлів.
• Універсальність (підходить як для радіаторів опалення, так і для «теплих підлог»).
• Наявність розумної автоматики і повна автономність роботи газового генератора тепла без втручання людини.

Каскадна система з двох-трьох теплогенераторів дозволяє встановлювати котли малої потужності, які менше шумлять і вібрують при роботі, ніж більш потужні моделі.

Це спрощує монтаж всієї опалювальної системи і дозволяє зменшити габарити домашньої котельні . Плюс завдяки можливості більш гнучкого регулювання процесу генерації тепла підвищується загальна ефективність застосування теплогенеруючого обладнання.

Витрати на конденсаційний котел в порівнянні зі звичайним конвекційним відбиваються за 5-6 років за рахунок економії на природному газі.

З мінусів конденсаційних теплогенераторів слід згадати:

• Високий цінник на обладнання (в 1,5-2 рази вище, ніж у аналогічних за потужністю моделей класичного конвекційного типу).
• Проблеми з утилізацією конденсату.
• Зниження ефективності при використанні котла в високотемпературних системах обігріву.
• Енергозалежність – для роботи вентилятора, автоматиці і циркуляційного насосу потрібна електрика.
• Заборона на використання з антифризами.

Незважаючи на значні початкові витрати, конденсаційний котел цілком виправданий з економічної точки зору. В процесі експлуатації він з лишком повертає всі витрачені спочатку гроші.

На нашому ринку подібне обладнання поки поширене мало. Газовий котел з рекуперацією ще занадто незвичайний і мало вивчений споживачем. Але інтерес до таких теплогенераторів поступово зростає.

Висновки і корисне відео по темі

Як працює конденсаційний теплогенератор:

Пристрій газових котлів з рекуперацією водяної пари:

Всі переваги конденсаційних котлів:

Якщо уважно розібратися, як і за якими принципами працює газовий конденсаційний котел, то на перший погляд «некоректні» 108-110% ККД стають цілком зрозумілими і виправданими цифрам.

Теплогенератор з рекуперацією відпрацьованих газів дійсно більш ефективний в порівнянні з класичною конструкцією. Єдиний його серйозний недолік – конденсат з високою кислотністю, який треба кудись утилізувати.