Нове покоління газових котлів дозволяє економити від 17 до 30% газу завдяки використанню «прихованої» теплоти, що утворюється при конденсації водяної пари (тому такі котли і називаються конденсаційними). Найкраще вони проявляють себе в низькотемпературних системах опалення з температурою зворотної води не вище 50-60 Т.
Принцип роботи
У звичайному газовому котлі продукти згоряння проходять через теплообмінні поверхні котла, де віддають свою енергію теплоносію. При цьому деяка кількість теплоти втрачається, в тому числі тому що разом з газами йде водяна пара, що утворився при згорянні палива з води, що знаходиться в природному газі в нормальному стані. Цей пар забирає із собою приховану енергію пароутворення, яку здатний відібрати і передати системі опалення конденсаційний котел. Принцип роботи конденсаційного котла був відомий більше 100 років тому, але ефективно використовувати його почали недавно, коли з'явилася можливість використання корозійностійких легких сплавів і нержавіючих сталей, адже утворюється водний конденсат за рахунок розчинення в ньому СО2, викликає корозію сталі і чавуну. Саме тому виробники традиційних котлів завжди боролися з конденсатом, замість того щоб використовувати його для підвищення ефективності.
Секрет - в теплообміннику
Весь секрет високого ККД конденсаційні газові котли зберігають у теплообміннику із збільшеною поверхнею нагріву, наприклад, у вигляді згорнутого в спіраль труби. Вона може мати прямокутний перетин з невеликими зазорами між витками або складний перетин з додатковими ребрами у вигляді спіралі. На витках теплообмінника, по якому протікає теплоносій з низькою температурою (зворотний вода системи опалення), відбувається охолодження продуктів згоряння нижче точки роси і освіта водного конденсату. В результаті цього процесу вивільняється додаткова енергія, яка і використовується котлом.
Теплообмінники для конденсаційних котлів виготовляють з корозійно-і кислотостійких матеріалів:
• нержавіючої сталі (зварний). Механічні та хімічні властивості такого матеріалу нерівномірні і це з часом може призвести до його руйнування;
• силуміну (литого). У литого теплообмінника немає нерівномірності властивостей матеріалу, але стійкість силуміну до хімічного впливу при згорянні палива нижче, ніж у нержавіючої сталі.
Справа в тому, що утворюється водний конденсат за рахунок підвищеної кислотності може викликати корозію сталі і чавуну, застосовуваних при виробництві традиційних котлів. Повне згоряння палива конденсаційний газовий котел виконує за рахунок попереднього змішування газу і повітря в пальнику з нержавіючої сталі. Крім того, в таких котлах використовуються високотехнологічні пальники, які забезпечують приготування паливно-повітряної суміші в оптимальних для даного режиму горіння пропорціях (з безперервним контролем співвідношення «газ-повітря»), що зводить до мінімуму ймовірність неповного згоряння палива. У результаті в відведених газах значно знижується кількість шкідливих викидів, а низька температура газів, що відходять, найчастіше нижче 40 ° С, дозволяє використовувати димарі з пластмаси, що зменшує витрати на їх монтаж.
ККД 110% - міф чи реальність?
Виробники конденсаційних котлів заявляють їх ККД в діапазоні від 104 до 110%. Але ж, з точки зору фізики, ККД не може перевищувати 100% через неминучих втрат енергії. Спробуємо розібратися. Конденсаційні котли виробляють два види теплоти: вищу і нижчу. Нижчу теплоту виробляє будь котел в процесі згоряння палива. Вищу теплоту дають тільки конденсаційні котли, вона дорівнює сумі теплоти від спалювання палива і теплоти конденсації водяної пари. Щоб зробити можливим порівняння конденсаційних котлів з традиційними, розрахунок ККД ведуть по нижчій теплоті згоряння. Тому ККД 109% насправді означає, що конденсаційний котел використовує всю нижчу теплоту згоряння (100%) плюс теплоту конденсації (ще 8-9%). Таким чином, реальний ККД конденсаційного котла менше 100% (і становить близько 97%), але він здатний використовувати додаткове тепло від конденсації водяної пари, що не під силу традиційним котлам.
Чи можливий ККД 110%?
Кількісна оцінка різниці між вищою і нижчою теплотою згоряння залежить ВІД виду палива. Для природного газу вона становить близько 11%. Це призводить до того, ЩО коефіцієнт корисної дії, який прийнято визначати за нижчої теплоти згорання, при повній конденсації може теоретично доходити до 111%. У високоефективному теплообміннику конденсаційного котла йдуть гази охолоджуються майже до температури води у зворотній лінії. При цьому ККД наближається до 110% і стало бути, практично досягає фізичної кордону.
Низькотемпературний режим - переважніше
Конденсаційний котел не завжди працює з максимально можливою ефективністю. Щоб втрати тепла з димовими газами були мінімальними, в теплообміннику котла повинна відбуватися конденсація водяної пари з димових газів. Це можливо тоді, коли температура хоча б частини теплообмінної поверхні дорівнює або нижче температури точки роси. Для природного газу при звичайних умовах вона дорівнює - 1-57 ° С. Тому, щоб котел працював в режимі конденсації, температура теплоносія в зворотній лінії повинна бути не вище 4-57 ° С. Якщо ця умова не виконується, то тоді ККД конденсаційного котла зменшується, але все одно він буде на 4-5% вище, ніж ККД традиційного котла (за рахунок великої площі теплообміну і контролю співвідношення газ / повітря у всьому діапазоні потужності).
Отже, ККД конденсаційного котла тим вище, чим нижче температурний режим системи опалення. Зрозуміло і систему опалення під конденсаційний котел слід застосовувати відповідну, розраховану на більш низьку температуру теплоносія. При проектуванні потрібно ставити умову, щоб температура теплоносія в зворотному контурі не перевищувала 60 ° С, навіть якщо на вулиці сильний мороз. У такому випадку при відносно невеликому морозі температура у зворотній лінії становитиме близько 45-50 ° С і котел буде працювати в режимі конденсації. Найефективніше конденсаційний котел поєднується з системами «тепла підлога» або з низькотемпературним панельним опаленням. Режим конденсації в цьому випадку забезпечується протягом всього опалювального періоду. При цьому обмежень по мінімальній температурі теплоносія, що надходить в теплообмінник конденсаційного котла, не існує, що дозволяє такому котлу працювати з теплими підлогами без спеціальних знижують температуру пристосувань (але тільки при великій площі підлог і відповідно, великої теплової інерційності системи опалення).
Але навіть якщо встановити такий котел на місце старого звичайного, не змінюючи систему опалення, все одно велику частину часу він буде працювати з ефектом конденсації, тобто більш ефективно, ніж старий. Пов'язано це з тим, що найхолодніші дні складають в нашому кліматичному поясі близько 10% тривалості опалювального періоду, отже протягом дев'яти десятих цього періоду конденсація можлива.
Корисний шкідливий конденсат
Існує думка, що багато проблем викликає конденсат, що утворюється в процесі роботи котла. Знання того факту, що при роботі котла виділяється конденсат, всіх лякає, проте мало хто згадує, що при роботі звичайного котла конденсат також виділяється і також вимагає утилізації. Особливо багато його виділяється в морозну погоду. Димова труба після зупинки котла остигає зверху вниз, конденсат утворюється на стінках димоходу і починає стікати до котла. Про цей факт часто забувають і обмежуються конденсатовідвідників, який скидає його без нейтралізації в каналізацію, що неприпустимо. Хоча деякі виробники стверджують, що при теплопродуктивності конденсаційного котла до 200 кВт, конденсат може віддалятися в каналізаційну мережу. При цьому не слід очікувати негативного впливу на роботу каналізаційної системи або індивідуальних очисних установок (якщо будинок не підключений до загальної системи каналізації). Багато компаній пропонують систему з нейтралізації і відведення конденсату.
Димохід
Для конденсаційних котлів потрібен особливий, кислотостійкої димохід. Цей факт часто трактують як необхідність використання в димоході елементів зі свинцю або з чогось не менше лякаючого, однак на ділі все набагато простіше. Конструкція димоходів для конденсаційних котлів мало чим відрізняється від звичайних газових котлів із закритою камерою згоряння. Завдяки конструкції конденсаційного котла продукти згоряння видаляються примусово, що дає можливість підключати котел до таких систем димовидалення, як коаксіальний димохід, двухтрубной системі, а також до системи забору повітря з приміщення і видалення продуктів згоряння через димову трубу. Єдина вимога до димоходів для конденсаційних котлів - це їх герметичність.
Види
В даний час випускаються газові і рідкопаливні побутові конденсаційні котли, як в підлоговому, так і в настінному виконанні. Настінні котли мають низьку потужність (у середньому 20 кВт), підлогові котли - більш потужні (30 кВт і вище). Котли можуть бути одно-і двоконтурними, призначеними як для опалення, так і гарячої води.
Ринок
Хоча вартість конденсаційного котла значно вище, ніж звичайного, не варто забувати, що ці витрати з лишком окупляться протягом 4-5 років завдяки зниженню споживання газу. Крім того треба врахувати, що традиційний газовий котел обходиться дорожче в процесі експлуатації приблизно на 15-20%. На ринку конденсаційного устаткування представлені в основному іноземні виробники, які пропонують продукцію вищої й середнього цінового діапазону. Серед техніки вищого класу варто назвати голландські котли Rendamax, німецькі Viessmann, Buderus і Vaillant, Junkers, Wolf, французькі De Dietrich, a також італійські Baxi, Ariston. Техніку середнього класу представляють численні східноєвропейські виробники - Protherm (чеський філіал французького концерну Saunier Duval) та італійські Immergas, Ferroli.