+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Принцип работы конденсационного котла


Принципы работы конденсационных котлов в фото

 Принципы работы конденсационных котлов в фотографиях.

Газовые котлы, как неотъемлемая часть современной системы отопления, уже давно вошли в нашу жизнь. Но мало кто слышал и мало кто знает, что принцип работы конденсационного котла обеспечивает высокую степень экономии.

Схема конденсационного котла с двумя теплообменниками.

Сравнение газового и конденсационного котла

Чтобы понять принцип действия конденсационного газового котла, необходимо рассмотреть работу обычного котла, работающего на газу.

Работа обычного газового котла

В котел подается газ, где он сгорает. Сильно нагретые газы, проходя через теплообменник, почти всю свою энергию отдают теплоносителю системы отопления. Однако ключевое слово здесь «почти». После этого отходящие газы выбрасываются в атмосферу через дымоходную систему. Но поскольку в один момент отходящие газы просто не могут передать всю свою энергию, то в дымоход уходит и некоторая ее часть.

Эта энергия уходит в виде водяного пара.

Работа конденсационного газового котла

Схема устройства газового котла.

Принцип работы такого котла основывается на способности пара превращаться в жидкость при его охлаждении. В процессе перехода воды из одного агрегатного состояния в другое всегда высвобождается некоторое количество тепловой энергии. Вот именно эта часть энергии и помогает экономить на топливе, а также увеличивает КПД такого котла.

Если в обычном приборе идет постоянная борьба с конденсатом, то конденсационный котел как раз только приветствует его образование.

Конденсация пара происходит в специальной камере, которая называется теплообменником. Такой теплообменник имеет большую площадь, чем другие газовые котлы. Здесь происходит отбор тепловой энергии и возврат ее в систему отопления.

Если принять за 100% всю энергию от сгорания топлива в котле без учета процесса конденсации, то высшая теплота составляет примерно 111%.

Однако эти цифры показывают, что, благодаря конденсированию пара, получается еще дополнительных 11% тепловой энергии. Причем эти 11% образуются без добавления топлива.

Хотя, конечно, по всем законам физики вечный двигатель просто невозможен и при совершении какой-либо работы потери энергии просто неизбежны. По этой причине КПД в 100% достичь просто невозможно. Однако в данном случае КПД для такого котла рассчитывается без учета энергии, полученной из конденсированного пара.

Схема работы напольного газового котла.

Например, в современном газовом котле распределение энергии такое:

Что касается конденсационного котла, то лучистые потери тепла остаются примерно на том же уровне, то есть около 1%, а вот вместо них в систему возвращается примерно 11% процентов энергии, которая образовалась в процессе конденсации пара.

Стоит заметить, что конструкция теплообменника более полно использует и энергию отходящих газов. Здесь потери составляют уже не 6% , как в обычных котлах, а порядка 2%. Это позволяет прибавить к КПД конденсационного котла еще 4%.

Если вести точку отсчета КПД от низшей теплоты, то с учетом всего вышесказанного можно действительно убедиться, что КПД котла больше 100%, то есть сумма 93%, 11% и 4% равна 108%.

Следует заметить, что данные цифры никак не отражают работу конденсационного котла, они всего лишь помогают увидеть разницу. Если в обычном котле КПД один, то конденсационный котел имеет КПД на 15% выше.

При этом количество сгоревшего газа остается одинаковым. Это означает, что достигается экономия топлива на 15%.

Конденсационный котел: принцип действия

Схема работы конденсационного котла.

Как уже стало понятно, конденсационный котел работает так, что отходящие газы, которые несут в себе некоторое количество тепла, попадают в специальный отсек, в котором происходит конденсация этого пара, а выделяемая энергия поступает обратно.

Стоит заметить, что конденсация пара наступает только в так называемой точке росы, что для простой воды составляет примерно 50 градусов.

Таким образом, основной задачей перед инженерами, которые проектируют подобные газовые установки, состоит в том, чтобы просто не дать отходящим газам, имеющим температуру выше данной, покинуть пределы котла.

Чтобы решить эту задачу, были спроектированы и разработаны теплообменные камеры специальной конструкции. Такие теплообменники обеспечивают наиболее полный отбор тепловой энергии путем снижения температуры газов до температуры точки росы. Вся отобранная тепловая энергия, как уже было сказано, возвращается в систему отопления.

Принцип работы такого теплообменника заключается в следующем. Чтобы конденсация пара была возможной, применяется обратная линия отопления, которая содержит воду. Конденсация происходит тем интенсивнее, чем ниже температура этой обратной воды. Разумеется, что максимальная температура не должна превышать 50 градусов, а иначе конденсация вовсе будет невозможной.

Получается, что чем ниже температура, тем выше КПД котла. Это видно из сравнения:

Схема монтажа котла отопления.

Стоит заметить, что данный показатель даже при максимально высоких температурах выше, чем у котлов, которые не используют данный принцип действия.

Помимо того что принцип работы обеспечивает высокий КПД всей отопительной системы, экономия достигается и другим показателем. Газовые горелки такого современного оборудования способны очень точно рассчитать и по этим расчетам приготовить горючую смесь (газ и воздух) таким образом, чтобы достигалось ее максимальное сгорание при выбранном режиме работы котла.

Это приводит не только к экономии топлива, но и к снижению вредных выбросов в атмосферу. Кроме того, по той причине, что температура выходных газов не превышает 45 градусов, а иногда и гораздо ниже, есть возможность изготовления дымоходных систем из обычной пластмассы.

Факторы, влияющие на производительность котла

Из вышеописанного становится понятным, что от самого котла зависит многое, но не все. Эффективность котла зависит и от некоторых параметров каждой конкретной системы отопления. Например, от температуры циркулирующей в ней воды. Чем ниже температуры прямого и обратного потока воды, тем выше степень конденсации.

Становится понятным, что наилучшим температурным режимом будет пара температур 40/30 градусов. Такой температурой обладают почти все напольные системы, а также панельные низкотемпературные системы отопления. При таких температурных режимах процесс работы котла основан на постоянной конденсации пара.

Если брать в рассмотрение радиаторные системы отопления, которые являются сейчас самыми распространенными, то в них эффективность значительно ниже, но остается высокой. Кроме того, в некоторые периоды, самые холодные, требуется максимальная температура теплоносителя. Это приводит к тому, что отходящие газы нагреваются больше чем на 50 градусов. В таком случае конденсация становится невозможной и эффективность котла резко снижается.

Схема системы отопления.

Становится понятным, что если сильно не нагревать теплоноситель, то конденсационный котел способен выдавать максимальную производительность. Такой режим работы возможен только тогда, когда само здание достаточно теплое и требуется лишь поддерживать определенный температурный режим. В свою очередь это возможно при максимальном снижении уровня тепловых потерь здания, что достигается его утеплением.

Стоит заметить и тот факт, что принцип работы котла позволяет регулировать его мгновенную мощность, то есть производительность в каждый момент времени. Однако вручную сделать это правильно достаточно сложно. Поэтому, чтобы повысить эффективность, была создана система автоматической регулировки, которая получила название погодозависимой. Принцип ее работы заключается в том, что с переменой температуры наружного воздуха, она автоматически увеличивает или уменьшает температуру теплоносителя.

Такая автоматика позволяет максимально долго удерживать температуру обратного потока ниже 50 градусов.

Стоит заметить одно большое преимущество таких котлов: при средней мощности в 24 кВт за один сезон эксплуатации образуется в среднем 1200 литров конденсата. При этом кислотность такого пара составляет примерно 3,5 единицы. Это позволяет сливать такой пар даже в систему центральной канализации. Кислотность не превышает допустимых норм при мощности ниже 50 кВт.

Химический анализ работы газовых котлов

Итак, становится понятен принцип работы котла. Однако не совсем понятно, откуда берется пар, почему такие требования по кислотности и так далее.

Для детального рассмотрения этого вопроса придется изучить процесс горения с химической точки зрения.

Конденсационные газовые котлы в качестве топлива используют сжиженный или природный газ. При сгорании жидкого топлива в большом объеме выделяется водород и углерод. По этой причине топливо получило название углеводородного. Поскольку ни один процесс горения не возможен без кислорода, то в камеру сгорания подается воздух, в котором содержится азот и кислород.

В результате окисления (реакции горения) образуются некоторые химические продукты горения: при взаимодействии углерода с кислородом образуется двуокись углерода, а при взаимодействии кислорода с водородом образуются молекулы воды. Поскольку процесс горения сопровождается обильным выделением тепла, то молекула воды находится не в жидком, а газообразном состоянии (водяной пар).

Все эти продукты горения попадают в теплообменник, где немного остывают, примерно до 160 градусов, при этом они отдают большую часть своей энергии в виде тепла теплоносителю. Некоторая часть вместе с ними и водяным паром уходит в дымоход.

Конденсационные газовые котлы имеют высокий КПД только за счет повторного использования уже отходных газов и забора у них оставшейся части тепловой энергии. Вся отобранная энергия возвращается в систему отопления.

Обзор Принципы работы конденсационных котлов .

stroitelstvo21.ru

Конденсатные котлы принцип работы

Принцип работы газового котла

То, что система отопления, работающая на природном газе, является самым экономичным и эффективным способом обогрева помещений, знают многие. Но вот что странно — вроде бы использование газа сегодня устраивает всех, но высокие и жесткие требования расхода энергоносителей ставят определенные ограничения. Поэтому на рынке теплотехнического оборудования конденсационные котлы занимают особое место. Кстати, в некоторых европейских странах законом запрещено использовать другие виды нагревательных газовых приборов, кроме конденсационных. Попробуем разобраться с газовыми конденсационными котлами, принципом их работы, достоинствами и недостатками.

Принцип работы

В первую очередь нас будет интересовать принцип работы этого вида котлов. Чтобы показать, чем он отличается от обычных агрегатов, надо разобраться с особенностями функционирования последних.

Что в них происходит?

  • Газ в качестве топлива через горелку подается в камеру сгорания, где и сжигается. При этом выделенная тепловая энергия нагревает металлический теплообменник, в котором движется теплоноситель.
  • Отдавая часть тепловой энергии, топочные газы проходят в дымоход и выводятся через него на улицу.

Казалось бы, что может быть проще. Но тут есть один очень важный нюанс. Для того чтобы тяга в дымоходе была соответствующей, и в нем не образовывался и не скапливался конденсат, необходимо, чтобы температура топочных газов с 200С падала до 140С. То есть должна происходить интенсивная отдача тепловой энергии теплообменнику. Но учитывайте тот факт, что температура отводящих газов не должна быть ниже данного уровня.

По сути, температура 140С — это достаточно серьезный потенциал, который попросту улетучивается в атмосферу. Заключенная в отводящих газах тепловая энергия не расходуется по прямому назначению. Тем более что внутри топочных газов всегда присутствуют влажные пары воздуха, которые также обладают определенным температурным потенциалом. Вот почему были изобретены конденсационные котлы, в которых все эти нюансы были собраны и использованы.

Внутри газового конденсационного котла собирается влага, которая при конденсации отдает часть энергии, используемой для нагрева дополнительного теплообменника.

Устройство

Итак, понятно, что в конструкции конденсационного газового котла два теплообменника. Первый работает по стандартному принципу, то есть обогревается за счет сгораемого топлива. Именно на нем и происходит основной отбор тепловой энергии. Второй, который носит название конденсационного, отбирает вторичную энергию конденсируемых влажных паров воздуха.

Конструкция конденсационного теплообменника достаточно сложна. Ведь температура отходящих газов и конденсата не очень большая, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы как можно больше отобрать тепла.

Есть несколько технических решений, которые помогают добиться желаемого результата:

  • Увеличение площади отбора температуры. Для этого к теплообменнику привариваются ребра в виде спиралей.
  • Используются внутренние полости с разным сечением. Это позволяет интенсивно отбирать тепловую энергию за счет уменьшения объема проходимого потока теплоносителя.
  • Устанавливается вторичный теплообменник на обратный контур отопительной системы. Таким образом достигается быстрая конденсация влажных паров отводящих газов за счет снижения точки росы. Получается, что в нагревательный газовый котел теплоноситель поступает уже подогретым. А это влияет на уменьшение расхода топлива и эффективность работы самого агрегата.

Если рассматривать принцип работы агрегата данного вида с позиции традиционного котла, то в нем происходит своеобразная рекуперация, которая обычно используется в системах кондиционирования зданий.

Хотелось бы добавить, что в конструкцию конденсационного газового котла производители устанавливают только высокотехнологичные горелки, с помощью которых достигается оптимальное смешивание магистрального газа и воздуха. Это опять-таки повышает эффективность работы газового аппарата.

Плюсы конденсационного агрегата

Настенный газовый конденсационный котел Buderus

К чему все это приводит, если сравнивать традиционные и конденсационные газовые котлы?

  1. Экономичность потребления топлива газового конденсационного котла на 20% выше, чем традиционного.
  2. Выброс угарных газов и других продуктов сгорания меньше практически на 70%.

Вот, что удивительно. Принцип работы котла и его устройство были изобретены около столетия назад. Но только сейчас его использование стало возможным. Дело в том, что металлические узлы и конструкции прибора не могли долго выдерживать серьезные нагрузки, связанные с процессом конденсации влажных паров и высокой температурой.

В настоящее время эти проблемы решены за счет использования в котлах коррозионостойких материалов. Ведь образующийся конденсат является химически активным веществом, который за короткий срок действия выводит из строя любые прочные материалы. Поэтому в котлах данной модели применяются или нержавейка, или силумин — сплав из алюминия и кремния.

Если говорить о внешнем отличии двух моделей, то неопытному человеку сделать это будет сложно. Но конденсационные газовые котлы — это настенные агрегаты с закрытой камерой сгорания. Кто имеет представление, о чем идет речь, поймет, сколько достоинств добавляется только за счет этих двух показателей.

Реальное положение вещей

Итак, конденсационные газовые котлы экономичнее — здесь спору нет. Но за эту экономию все равно придется заплатить хотя бы один раз. Эти модели раза в полтора дороже традиционных. Это первое.

Второе. Хотелось бы обратить ваше внимание на некоторые позиции, которые на первый взгляд в глаза не бросаются. И даже некоторые специалисты не всегда обращают на них внимание. К примеру, конденсационный котел — это настенный вариант — по показателю мощности находится в диапазоне 20–110 кВт. Традиционные агрегаты настенного типа имеют более скромные показатели — максимум до 36 кВт.

Вы можете себе представить, что небольших размеров конденсационный аппарат двухконтурного типа способен обеспечить теплом и горячей водой для хозяйственных нужд большой частный дом? К примеру, общей площадью 800 м². Если использовать традиционный отопительный агрегат, то только напольного типа.

Уже исходя из этого можно сопоставить стоимость двух моделей. Она практически выравнивается. Но плюсов у конденсационных моделей гораздо больше:

  • Экономия топлива.
  • Уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
  • Эффективность работы оборудования.
  • К тому же под них нет необходимости выделять отдельное помещение для организации котельной, как это обычно происходит с напольными агрегатами.

Самое главное, что эффективность работы прибора зависит от того, насколько интенсивно пользуются им. Ведь чем меньше температура теплоносителя в обратном контуре, тем полноценнее конденсация во вторичном теплообменнике, тем больше выделяется тепловой энергии, и тем выше становится коэффициент полезного действия оборудования. Вот почему этот вид отопительных приборов более рентабелен в так называемых низкотемпературных системах отопления — теплые полы как пример.

Схема котла газового

Но в реальности российские условия эксплуатации совершенно иные, чем в той же Европе. Например, когда температура за окном минус 20–50С, надо повысить температуру теплоносителя. Сделать это можно, лишь увеличив расход топлива, потому что основной источник тепловой энергии — это сжигаемый газ. А это значит, что температура теплоносителя в обратном контуре не опустится ниже 60С. При таком показателе нельзя говорить о конденсации влажных паров. То есть установленный вами конденсационный газовый котел начинает работать, как обычный. Так стоит ли приобретать такое дорогое устройство?

Однако не будем умалять достоинств конденсационных моделей. Даже при работе в таком режиме они экономичнее традиционных. Правда, на первый взгляд экономия не очень большая — до 5%, но если пересчитать на годовой расход газа, то сумма получится внушительной. К тому же конструкция котла устроена таким образом, что даже при максимальном падении давления газа в трубной магистрали он будет продолжать работать. Эффективность, если и упадет, то незначительно.

Заключение по теме

Тот, кто считает себя человеком экономным и держит расходы семейного бюджета в жестких рукавицах, должен приобретать именно конденсационный газовый котел для отопления и ГВС собственного дома. С помощью такого агрегата можно отлично сэкономить на потреблении топлива, не снижая такой показатель, как эффективность. Тем более что цены на газ каждый год растут.

Принцип работы конденсационного котла

Природный газ всегда имеет в своем составе небольшое количество воды. Во время его сгорания вода превращается в пар, который будучи горячим, имеет в себе тепло. Конденсационные котлы в отличие от стандартных газовых котлов способны впитывать и отдавать это тепло жидкости, которая циркулирует по системе отопления. Они получают это тепло путем преобразования пара в капли воды, то есть путем конденсации. Собственно такой принцип работы и обусловил название этого типа котла.

Конденсационные котлы имеют практически такую же конструкцию, как и модели обычного газового котельного оборудования. То есть они состоят из:

  1. Горелки.
  2. Элемента, который разжигает огонь.
  3. Автоматики.
  4. Теплообменника. Но он является не обычным.
  5. Нагнетающего вентилятора.
  6. Клапана сброса давления.
  7. Предохранительного клапана.
  8. Циркуляционного насоса.
  9. Мембранного бака.
  10. Коаксильного дымохода.

Их конструкция также предусматривает наличие элемента для сбора и отвода конденсата.

Горелка и теплообменник находятся в закрытой камере сгорания. Это означает, что воздух попадает в ее середину только благодаря работе вентилятора. Принцип использования последнего заключается в подаче такого количества воздуха, которое необходимо для сгорания газа. Причем объем кислорода не должен быть меньшим или большим от потребности. Вентилятор работает синхронно с горелкой. Это означает, что при увеличении подачи газа вентилятор начинает вращаться более интенсивно. И наоборот.

Без вентилятора очень сложно организовать эффективную работу агрегата. Поэтому конденсационные котлы никогда не имеют открытой топки.

Автоматика, будучи подключенной к различным датчикам, управляет работой горелки, вентилятора и циркуляционного насоса. Главным ориентиром в ее работе является температура воздуха в помещении.

Клапаны входят в группу безопасности, которая уменьшает давление в системе, если оно стало слишком большим. Мембранный бак предназначен для компенсации небольших повышений давления .

Коаксильный дымоход является двойной трубой. Внутренняя трубка предназначена для подачи свежего воздуха в камеру сгорания. Внешняя — для отвода угарных газов. Часто его делают из термостойкой пластмассы. Такой подход возможен благодаря сильному охлаждению угарных газов.

Теплообменник

Этот элемент имеет самое важное значение в конденсационном котле. Условно он состоит из двух частей. Первая – основная находится недалеко от горелки. Вторая – чуть выше. Она представляет собой систему трубок с приваренными к ним металлическими пластинами. Под этой частью находится сборник конденсата, от которого отходит трубка для отвода воды.

Теплообменник конденсационного котла бывает двух видов:

  1. Сварным. Его делают из нержавеющей стали. Но он имеет неравномерные химические и механические свойства. Это является следствием сварки его из разных частей. Такая особенность может стать причиной его разрушения. Правда, до поломки этот элемент способен проработать до 10 и более лет.
  2. Литым. Этот вид делают из силумина. Благодаря этому он получает такой плюс: свойства являются равномерными. Однако он не настолько устойчив к химическому воздействию во время горения газа, как нержавейка. Литые теплообменники могут быть разборными. То есть они состоят из литых частей, которые скручиваются как чугунные батареи отопления. Такие элементы монтируются только в очень мощные конденсационные котлы .

Особенности работы

Главный принцип работы конденсационных устройств заключается в передаче воде того тепла, которое образуется при сгорании газа и конденсации пара. Классические газовые агрегаты способны выполнить только первую функцию. Поэтому их КПД меньше.

Модели конденсационных агрегатов работают так:

  1. Теплоноситель с температурой, меньшей 57 °С, поступает в конденсационный теплообменник.
  2. Угарные газы, охладившись у основной части теплообменника, двигаются дальше, омывают стенки конденсатора, продолжая охлаждаться. Когда их температура становится меньше 57 °С, начинает выпадать конденсат.
  3. Капли воды остаются на внешней стенке теплообменника, нагревают ее. Далее подогревается теплоноситель.
  4. Подогретая вода движется в основную часть теплообменника, где нагревается до высокой температуры.
  5. Нагретый теплоноситель поступает в систему отопления.
  6. Охлажденные дымовые газы выходят через коаксильный дымоход.

Во время работы котла направления движений воды и дымовых газов являются встречными.

Впитанное тепло из конденсата повышает КПД конденсационного котла на 11 процентов. В результате этот показатель достигает 108-109%. В голове многих здравомыслящих людей сразу возникает вопрос, а как КПД может быть больше 100%?

Объяснение этого случая является таким: КПД является относительной величиной, которую для газовых устройств высчитывают по нижнему уровню теплоты сгорания. Для такого расчета используют только то количество тепла, которое выделяется при сгорании газа. Однако есть высший уровень теплоты сгорания. Он больше на 11% от нижнего, ведь включает то тепло, которое образуется при конденсации водяного пара. Числа 108-109% получились потому, что за базу сравнения производители взяли КПД по нижнему уровню теплоты сгорания.

Стоит отметить, что разные модели конденсационных устройств могут иметь вышеуказанный КПД только тогда, когда теплоноситель в обратной трубе холоднее 57 °С. Эта температура является точкой росы. При ней водяной пар начинает конденсироваться. Для большего понимания, точка росы может быть разной. Она зависит от влажности и температуры воздуха. Для условий, возникающих внутри газового котла, она составляет 57 °С.

Если же теплоноситель является более горячим, конденсация пара также происходит. Однако она является очень слабой и КПД поднимается не более чем на 4-5%.

Конденсационные котлы классифицируют по двум признакам:

  1. Количество контуров.
  2. Исполнение корпуса.

По количеству контуров бывают такие виды:

  1. Одноконтурные. Они предназначены для отопления дома. В своем составе имеют только один теплообменник. Такие модели могут нагревать воду для ГВС, однако нужно осуществлять подключение бойлера косвенного нагрева.
  2. Двухконтурные. С помощью них отапливают дом и подают горячую воду в краны водопроводной системы. Их конструкция дополнена небольшим теплообменником (вместо него может быть накопительный бак или бойлер послойного нагрева ) и трехходовым клапаном, который может изменять режим отопления на режим ГВС и наоборот. Работа этого клапана происходит по такому принципу: теплоноситель может поступать либо в дополнительный теплообменник, либо в систему отопления.

Что касается исполнения корпуса, то конденсационные котельные устройства бывают такими:

Настенные являются наиболее распространенными, ведь позволяют экономить пространство, и их можно монтировать на кухне. Их мощность не бывает больше 120 кВт. Правда, большинство таких агрегатов имеют мощность, меньшую 100 кВт. В их составе не бывает большого бойлера послойного нагрева.

Напольные в отличие от настенных имеют большие габариты, и поэтому их нужно монтировать в отдельной комнате. Другим их признаком является большая мощность. Также строение многих напольных модификаций может включать объемный накопительный бак или бойлер послойного нагрева.

Плюсы и минусы

Преимущества конденсационных котлов являются такими:

  1. Высокий КПД. Он достигает 108-109%.
  2. Экономия топлива составляет 11%. Это, если сравнивать их с моделями обычных газовых котлов.
  3. Наличие высокотехнологичной горелки. Благодаря ей достигается оптимальное соотношение газа и воздуха. А это делает возможность неполного сгорания газа практически нулевой.
  4. С дымохода выходит очень малое количество вредных веществ. Они выплывают вместе с конденсированной водой.
  5. Возможность подключения теплого пола.
  6. Вода в отопительной системе может охлаждаться до любой температуры. Главное, чтобы она была холоднее 57 °С. Для сравнения стандартные газовые котлы при таком обратном теплоносителе быстро выходят из строя, ведь их теплообменники не имеют защиты от кислот, которые оседают на их стенках с конденсатом. При использовании конденсационного котла теплоноситель на входе и выходе отопительной системы может иметь температуру 70 °С и 50 °С соответственно.
  7. Бесшумность работы.
  8. Простота монтажа и подключения.

Что касается минусов разных моделей конденсационных котлов, то их практически нет. Главным из них является большая цена. Она превышает стоимость обычных газовых моделей в два раза. Также минусом можно назвать более дорогой, связанный с заменой и подключением нового теплообменника, ремонт.

Похожие статьи:

Виды и принцип работы парового котла Строение, принцип работы и изготовление пиролизного котла Устройство и принцип работы камина Принцип работы инфракрасного обогревателя

Конденсационный котёл: что это такое

Сегодня для организации отопительной системы загородного дома применяются разные виды оборудования. Это приборы, функционирующие на дровах, газе или электрической энергии. В ассортименте магазинов представлены, как традиционные модели, так и современные, изготовленные по сложным схемах, но, тем не менее, просты в использовании. Помимо обычных котлов можно купить агрегаты конденсационные.

Конденсационные котлы стремительно завоёвывают рынок, и причина тому не только экологическая безопасность. Оборудование помогает существенно снизить расходы на топливо, обеспечивая КПД до 98%. Такие агрегаты представлены в ассортименте всех крупных фирм, которые занимаются изготовлением отопительного оборудования.

Более полвека назад появится первый конденсационный котёл. Что это тако е, мало кто знал. Они были только по принципу действия похожи на современные агрегаты. Сегодня выпускают высококачественные приборы, при производстве которых применяются прочные и надёжные материалы, инновационные технологии.

Внутренность конденсационного котла

Особенности конденсационного котла

Конденсационные котлы обеспечивают максимальное сгорание топлива и минимальное количество продуктов сгорания. Согласно физическим законам КПД не может быть равен 100%. Какое-то количеств тепла всё равно расходуется. КПД конденсационных котлов максимальный, если сравнить со всеми известными видами отопительного оборудования.

Приборы оснащены горелками улучшенной конструкции, за счёт чего топливо и сгорает насколько, насколько это возможно, обеспечивая комфортную температуру в помещениях. В процессе переработки топлива выделяется незначительное количество вредных соединений. Дымоход для обслуживания такого оборудования может быть выполнен даже из пластика, так как температура отработанных газов не превышает 40 градусов.

Обратите внимание! Максимальная эффективность работы этого вида отопительного оборудования достигается только при правильной установке и обеспечении качественного обслуживания агрегата.

Принцип работы

Стоимость конденсационного оборудования на порядок выше, чем цена обычных котлов отопления. Чем это обусловлено? Каковы отличия в принципе работы разных видов отопительного оборудования?

Принцип работы конденсационного котла

В котлах традиционного исполнения топливо поступает в горелку, потом транспортируется в камеру сгорания, там перерабатывается в тепло и отработанные газы. Тепло направляется на нагревание теплообменника, по которому циркулирует вода и разносится по всей системе. Отработанные газы выходят через дымоход на улицу.

Казалось бы всё просто, но в воздух выделяются газы, температура которых 140 градусов. Они могли бы быть использованы с пользой. Именно этот нюанс был учтён при изготовлении конденсационных моделей. Принцип их работы следующий:

  • Первый теплообменник нагревается в результате сгорания топлива и отдаёт тепло теплоносителю. Вода нагревается, циркулирует по трубопроводу, отдаёт тепло помещению.
  • Конденсационный теплообменник забирает тепло отработанных газов, охлаждая их ниже точки росы.
  • На стенках вторичного теплообменника собирается пар, продукты сгорания отдают своё тепло воде, а в воздух выходят газы, температуры которых не превышает 40 градусов. Это то, чем отличается конденсационный котёл от обычного .

Обратите внимание! Чтобы предупредить коррозию, которая может быть вызвана конденсатом, в процессе производства оборудования используются высококачественные сплавы, которые отличаются стойкостью к воздействию химических веществ и коррозии.

Устройство

Как устроен конденсатор в котле

Основным отличием инновационных приборов от обычных котлов является наличие двух теплообменников. Первый работает по традиционной схеме, забирает тепло из камеры сгорания и передаёт его теплоносителю, второй получает энергию из отработанных газов и перерабатывает её в дополнительное тепло. Этот теплообменник носит название конденсационного, отличается довольно сложной конструкцией.

Учитывая то, что температура продуктов сгорание довольно высокая, задание вторичного теплообменника в том, чтобы отобрать максимальное количество тепла. Это достигается при помощи таких решений:

  • приваривание дополнительных элементов в виде спиралей к теплообменнику с целью увеличить область забора высокой температуры;
  • более интенсивного добора добиваются за счёт использования внутренних элементов с разным сечением;
  • конденсационный теплообменник устанавливают на обратный контур системы отопления.

Обратите внимание! Максимальная эффективность функционирования отопительного оборудования достигается за счёт использования в газовых котлах высокотехнологических горелок, которые в оптимальном количестве смешивают воздух и магистральный газ.

Ассортимент

Что входит в комплект при покупке конденсационного котла

На рынке представлен довольно широкий ассортимент отопительного оборудования этого типа. Между собой они отличаются мощностью, дизайном, габаритами, исполнением. Популярностью пользуются настенные котлы благодаря своим компактным размерам. Под них нет необходимости выделять отдельное помещение, их можно установить на кухне или в ванной. Мощность настенного конденсационного оборудования может существенно превышать мощность традиционных котлов. Показатель производительности отдельных агрегатов достигает 105 кВт.

Напольное оборудование этого типа используется реже. Котлы могут применяться для обогрева больших площадей. Их мощность колеблется в диапазоне от 87 до 628 кВт.

В продаже есть одноконтурные и двухконтурные модели. Последние кроме обогрева дома обеспечивают ещё и горячее водоснабжение. Они довольно производительны. Прибор, мощность которого 105 кВт, способен обеспечить тепло и горячую воду в доме площадью до 500 м.кв.

Преимущества оборудования

Конденсационные котлы отличаются рядом преимуществ по сравнению с традиционными отопительными проборами. Делают выбор в их пользу те, кто вкладывает деньги на перспективу. Установив конденсационный котёл у себя дома, вы получите эффективную, экономную отопительную систему. Основные достоинства оборудования:

  • экономия топлива и денег до 35%;
  • уменьшение количества отработанных газов, которые выбрасываются в воздух;
  • возможность выполнения дымохода из пластиковых труб, что также помогает сэкономить средства;
  • «умная» электроника, которая обеспечивает полностью автоматическое регулирование работы отопительного оборудования;
  • длительный срок службы, которые достигается за счёт применения в изготовлении высококачественных, прочных материалов;
  • стойкость к коррозии.

Из недостатков конденсационных котлов выделяют разве что высокую их стоимость. Действительно, оборудование стоит довольно дорого, однако, оно полностью оправдывает свою цену, так как позволяет существенно сэкономить на топливе.

Монтаж конденсационного котла

Каскадная схема монтажа

Если необходимо обогреть помещение большой площади (коттедж, особняк на несколько этажей, производственно помещение) используют каскадную схему монтажа. Её суть в том, что для обеспечения максимальной эффективности и экономности отопительной системы последовательно подключают несколько котлов низкой мощности. Такой приём позволяет в несколько раз повысить производительность всей системы или значительно снизить расходы на топливо. Регулировка всех приборов выполняется при помощи специального устройства, которое подключается ко всем котлам.

Каскад из конденсационных котлов – выгодное решение для больших площадей. Для управления системой подключается оборудование, в которое встроены датчики температуры и регуляторы подачи топлива. Это устройство предупреждает холостую работу котлов, выравнивает мощность, обеспечивая правильное распределение температуры в помещениях.

Перед тем как приступать к обустройству отопительной системы частного дома, следует ознакомиться с тем, что такое конденсационных газовый котёл. Выбрав для обслуживания системы это оборудование, вы обеспечите максимально эффективное и экономное функционирование отопительной системы.

Часто владельцев останавливает высокая стоимость инновационного оборудования. Но есть правильно провести расчёты, окажется, что конденсационные котлы искупят себя всего за два-три сезона. При соблюдении правил эксплуатации приборы прослужат на протяжении многих лет, обеспечивая комфорт и тепло в вашем доме.

Источники: http://gidotopleniya.ru/kotly-i-kotelnoe-oborudovanie/gazovyj-kondensacionnyj-kotel-princip-raboty-izuchaem-8006, http://poluchi-teplo.ru/kotlyi/dr/printsip-rabotyi-kondensatsionnogo-kotla.html, http://prokommunikacii.ru/otoplenie/kotelnaya/kondensacionnyjj-kotjol.html

teplosten24.ru

Строение, принцип работы и преимущества конденсационных котлов

Природный газ всегда имеет в своем составе небольшое количество воды. Во время его сгорания вода превращается в пар, который, будучи горячим, имеет в себе тепло. Конденсационные котлы, в отличие от стандартных газовых котлов, способны впитывать и отдавать это тепло жидкости, которая циркулирует по системе отопления. Они получают это тепло путем преобразования пара в капли воды, то есть путем конденсации. Собственно такой принцип работы и обусловил название этого типа котла.

Строение

Конденсационные котлы имеют практически такую же конструкцию, как и модели обычного газового котельного оборудования. То есть они состоят из:

  1. горелки;
  2. элемента, который разжигает огонь;
  3. автоматики;
  4. специально теплообменника;
  5. нагнетающего вентилятора;
  6. клапана сброса давления;
  7. предохранительного клапана;
  8. циркуляционного насоса;
  9. мембранного бака;
  10. коаксильного дымохода.

Их конструкция также предусматривает наличие элемента для сбора и отвода конденсата.

Горелка и теплообменник находятся в закрытой камере сгорания. Это означает, что воздух попадает в ее середину только благодаря работе вентилятора. Принцип использования последнего заключается в подаче такого количества воздуха, которое необходимо для сгорания газа. Причем объем кислорода не должен быть меньшим или большим от потребности. Вентилятор работает синхронно с горелкой. Это означает, что при увеличении подачи газа вентилятор начинает вращаться более интенсивно. И наоборот.

Без вентилятора очень сложно организовать эффективную работу агрегата. Поэтому конденсационные котлы никогда не имеют открытой топки.

Автоматика, будучи подключенной к различным датчикам, управляет работой горелки, вентилятора и циркуляционного насоса. Главным ориентиром в ее работе является температура воздуха в помещении.

Клапаны входят в группу безопасности, которая уменьшает давление в системе, если оно стало слишком большим. Мембранный бак предназначен для компенсации небольших повышений давления.

Коаксильный дымоход является двойной трубой. Внутренняя трубка предназначена для подачи свежего воздуха в камеру сгорания. Внешняя – для отвода угарных газов. Часто его делают из термостойкой пластмассы. Такой подход возможен благодаря сильному охлаждению угарных газов.

Теплообменник

Этот элемент имеет самое важное значение в конденсационном котле. Условно он состоит из двух частей. Первая – основная, находится недалеко от горелки. Вторая – чуть выше. Она представляет собой систему трубок с приваренными к ним металлическими пластинами. Под этой частью находится сборник конденсата, от которого отходит трубка для отвода воды.

Теплообменник конденсационного котла бывает двух видов:

  1. Сварным. Его делают из нержавеющей стали. Но он имеет неравномерные химические и механические свойства. Это является следствием сварки его из разных частей. Такая особенность может стать причиной его разрушения. Правда, до поломки этот элемент способен проработать до 10 и более лет.
  2. Литым. Этот вид делают из силумина. Благодаря этому он получает такое преимущество, как равномерные химические и механические свойства. Однако он не настолько устойчив к химическому воздействию во время горения газа, как нержавейка. Литые теплообменники могут быть разборными. То есть они состоят из литых частей, которые скручиваются как чугунные батареи отопления. Такие элементы монтируются только в очень мощные конденсационные котлы.

Особенности работы

Главный принцип работы конденсационных устройств заключается в передаче воде того тепла, которое образуется при сгорании газа и конденсации пара. Классические газовые агрегаты способны выполнить только первую функцию. Поэтому их КПД меньше.

Модели конденсационных агрегатов работают следующим образом:

  1. Теплоноситель с температурой, меньше 57 °С, поступает в конденсационный теплообменник.
  2. Угарные газы, охладившись у основной части теплообменника, двигаются дальше, омывают стенки конденсатора, продолжая охлаждаться. Когда их температура становится меньше 57 °С, начинает выпадать конденсат.
  3. Капли воды остаются на внешней стенке теплообменника, нагревают ее. Далее подогревается теплоноситель.
  4. Подогретая вода движется в основную часть теплообменника, где нагревается до высокой температуры.
  5. Нагретый теплоноситель поступает в систему отопления.
  6. Охлажденные дымовые газы выходят через коаксильный дымоход.

Во время работы котла направления движения воды и дымовых газов являются встречными.

Впитанное тепло из конденсата повышает КПД конденсационного котла на 11 процентов. В результате этот показатель достигает 108-109%. В голове многих здравомыслящих людей сразу возникает вопрос, а как КПД может быть больше 100%?

Объяснение этого случая является следующим: КПД является относительной величиной, которую для газовых устройств высчитывают по нижнему уровню теплоты сгорания. Для такого расчета используют только то количество тепла, которое выделяется при сгорании газа. Однако есть высший уровень теплоты сгорания. Он больше на 11% нижнего, ведь включает то тепло, которое образуется при конденсации водяного пара. Числа 108-109% получились потому, что за базу сравнения производители взяли КПД по нижнему уровню теплоты сгорания.

Стоит отметить, что разные модели конденсационных устройств могут иметь вышеуказанный КПД только тогда, когда теплоноситель в обратной трубе холоднее 57 °С. Эта температура является точкой росы. При ней водяной пар начинает конденсироваться. Точка росы может быть разной. Она зависит от влажности и температуры воздуха. Для условий, возникающих внутри газового котла, она составляет 57 °С.

Если же теплоноситель является более горячим, конденсация пара также происходит. Однако она является очень слабой и КПД поднимается не более чем на 4-5%.

Виды

Конденсационные котлы классифицируют по двум признакам:

  1. Количество контуров.
  2. Исполнение корпуса.

По количеству контуров бывают такие виды:

  1. Одноконтурные. Они предназначены для отопления дома. В своем составе имеют только один теплообменник. Такие модели могут нагревать воду для ГВС, однако нужно осуществлять подключение бойлера косвенного нагрева.
  2. Двухконтурные. С помощью них отапливают дом и подают горячую воду в краны водопроводной системы. Их конструкция дополнена небольшим теплообменником (вместо него может быть накопительный бак или бойлер послойного нагрева) и трехходовым клапаном, который может изменять режим отопления на режим ГВС и наоборот. Работа этого клапана происходит по такому принципу: теплоноситель может поступать либо в дополнительный теплообменник, либо в систему отопления.

Что касается исполнения корпуса, то конденсационные котельные устройства бывают следующими:

Настенные являются наиболее распространенными, ведь позволяют экономить пространство, и их можно монтировать на кухне. Их мощность не бывает больше 120 кВт. Правда, большинство таких агрегатов имеют мощность меньше 100 кВт. В их составе не бывает большого бойлера послойного нагрева.

Напольные, в отличие от настенных, имеют большие габариты, и поэтому их нужно монтировать в отдельной комнате. Другим их признаком является большая мощность. Также строение многих напольных модификаций может включать объемный накопительный бак или бойлер послойного нагрева.

Плюсы и минусы

Преимущества конденсационных котлов:

  1. Высокий КПД. Он достигает 108-109%.
  2. Экономия топлива составляет 11%, если сравнивать их с моделями обычных газовых котлов.
  3. Наличие высокотехнологичной горелки. Благодаря ей достигается оптимальное соотношение газа и воздуха. А это делает возможность неполного сгорания газа практически нулевой.
  4. Из дымохода выходит очень малое количество вредных веществ. Они уходят вместе с конденсированной водой.
  5. Возможность подключения теплого пола.
  6. Вода в отопительной системе может охлаждаться до любой температуры. Главное, чтобы она была холоднее 57 °С. Для сравнения стандартные газовые котлы при таком обратном теплоносителе быстро выходят из строя, ведь их теплообменники не имеют защиты от кислот, которые оседают на их стенках с конденсатом. При использовании конденсационного котла теплоноситель на входе и выходе отопительной системы может иметь температуру 70 °С и 50 °С соответственно.
  7. Бесшумность работы.
  8. Простота монтажа и подключения.

Что касается минусов разных моделей конденсационных котлов, то их практически нет. Главным из них является большая цена. Она превышает стоимость обычных газовых моделей в два раза. Также минусом можно назвать более дорогой, связанный с заменой и подключением нового теплообменника, ремонт.

poluchi-teplo.ru


Смотрите также