Конденсационный котел принцип работы

Содержание:

Популярные модели
Устройство основных узлов конденсационного котла
Критерии выбора
Как правильно выбрать конденсаторный котел для дома?
Удаление дымовых газов
Конденсационные котлы отопления типы и производители
Плюсы конденсационного котла
- Экономия топлива при использовании в низкотемпературных системах
- Сокращение вредных выбросов
Что такое конденсаторные котлы?
- Принцип работы котлов, их достоинства и недостатки
Изучаем газовый конденсационный котел — принцип работы и устройство
Устройство основных узлов конденсационного котла
Конденсационный газовый котел: что это такое

Устройство основных узлов конденсационного котла

Котел на пеллетах для автономной системы отопления: устройство и принцип работы

С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового. Его основными элементами являются:

камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
резервуар для сбора конденсата;
дымоход для отведения холодных дымовых газов;
насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

1. Дымоход.2. Расширительный бак.

3. Теплообменные поверхности.4. Модулируемая горелка.

5. Вентилятор горелки.6. Насос.7. Панель управления.

В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.

Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.

Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел

Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки. Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью. В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки. На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают модулируемые горелки.

Итак, вы, надеемся, получили общее представление о том, что такое конденсационный котел, как он устроен и по какому принципу работает. Однако, скорее всего, этих сведений будет недостаточно для того, чтобы понять, а стоит ли лично вам приобретать подобное оборудование. Чтобы помочь вам принять то или иное решение, расскажем обо всех достоинствах и недостатках, плюсах и минусах конденсационного котла, сравнив его с традиционным конвекционным.

Критерии выбора

Принцип работы твердотопливных пиролизных котлов

Конденсационный газовый котёл, всвязи с его высокой стоимостью, необходимо выбирать наиболее тщательно опираясь на следующие критерии:

рекомендуется приобретать сертифицированное оборудование от известных брендов, которые могут гарантировать полное соответствие заявленных характеристик, а также предоставить гарантию и сервисное обслуживание;
мощности нагрева должно хватать для отопления определённой площади помещения с учётом разницы температур внутри и снаружи зданий, а также протяжённости коммуникаций с теплоносителем;
способа установки, в зависимости от количества места и технических условий эксплуатации котла;
комплектации, в которую могут не входить дорогостоящие аксессуары или компоненты, без которых невозможно подключить и эксплуатировать котёл;
функциональности, способов и удобства управления;
возможности подключения дополнительного отопительного контура;
уровня расхода газа и воды.

Как правильно выбрать конденсаторный котел для дома?

Устройство и принцип работы циркуляционного насоса

Дорогая покупка требует тщательного выбора и разумного подхода.

Котлы служат много лет, поэтому лучше обратить внимание на некоторые правила подбора:

Мощность. В этом случае большая мощность не требуется, так как приведет к быстрому износу агрегата. Для расчетов оптимального показателя подойдет простая формула – на 10 м2 требуется 1 кВт тепла. В домах с плохим утеплением, наличием больших окон и для регионов с суровыми зимами показатель нужно увеличить на 30-50%.
Количество контуров. Если конденсационные котлы, принцип работы которых мало отличается от обычного оборудования, оснащены двумя контурами, хозяин получает возможность отопления и ГВС. Один контур будет работать на подогрев теплоносителя, второй – отвечать за раздачу горячей воды.

Расход топлива. Этот показатель зависит от мощности, нагрузки на систему и КПД. Например, котлы в 10 кВт расходуют до 1,12 м3/час газа, а в 30 кВт уже 3,36 м3/час. Самый большой показатель у агрегатов мощностью в 60 кВт – им требуется 6,72 м3/час газа.
Из чего изготовлен теплообменник. Если это силумин (алюминий с кремнием), то прибор будет инертен к химическим веществам, а нержавеющая сталь дешевле, стойко переносит коррозию, термоудары, но не переносит химически агрессивных веществ.
Температура режимов работы. Этот параметр влияет на КПД. Чем ниже нагревание в обратке, тем быстрее происходит процесс конденсации. Например, если температура прямого/обратного контура в 40/30 С, то КПД достигает 108%, а при показателях температуры прямого/обратного контура 90/75 С КПД равен всего 98%.

Наличие системы управления, контроля, блока автоматики. Оборудование установлено во всех котлах, различается только список функций. Тут выбор зависит от предпочтений хозяина, желания управлять прибором дистанционно, задавать ночной/дневной режим работы, прогрев на минимальных температурах и прочее.
Монтаж. Выпускаются котлы напольного и настенного вида. Напольные – это одноконтурные агрегаты с повышенной мощностью (от 100 кВт), могут интегрироваться в любую систему отопления. Настенные – приборы со сниженной мощностью (до 100 кВт), двухконтурные, не требуют обустройства полноценного дымохода, хватит трубы, выведенной через стену на улицу.

Нельзя обойти вопрос цены. Ассортимент оборудования выпускается в трех ценовых сегментах:

Премиум. Сюда входят германские производители, которые предлагают агрегаты стильного дизайна, с бесшумной работой. Приборы изготовлены из высококачественных материалов и с сертификатами экологической безопасности.
Средняя цена. Комфортные и экономичные приборы, в том числе одно-, двухконтурные, настенного и напольного вида. Никакой разницы с люксовыми моделями нет, кроме чуть менее раскрученной марки бренда. Пример – модели марки BAXI.
Бюджетные приборы. Это изделия от корейских, словацких изготовителей, которые адаптированы под условия нашей действительности. Разница с элитными моделями только в упрощенном функционале и минимальном наборе «умных» опций автоматики и управления. Такие котлы отлично переносят скачки давления, перебои с электричеством и поддерживают работу там, где более дорогая автоматика останавливает функциональность котла.

Выбирая котел, не лишним будет обратить внимание на ремонтопригодность, наличие запчастей в широкой продаже и сервисных центров с умелыми сотрудниками

Удаление дымовых газов

Удаление дымовых газов, как правило, осуществляется через коаксиальные дымоходы, обычно изготовляемые из термостойкого пластика. А управляемый электроникой насос оптимизирует мощность отопления, экономит электроэнергию и снижает шум от протекающего в отопительной системе теплоносителя.

Каким бы совершенным ни был котёл, эффективность его работы в значительной степени зависит от параметров системы отопления. Чем ниже температура воды, тем более полно будет происходить конденсация водяного пара, а значит, тем большая доля скрытой теплоты будет возвращаться в систему. Таким образом, тем выше будет и КПД котла. Разумеется, и систему отопления под конденсационный котел следует применять соответствующую, рассчитанную на более низкую температуру теплоносителя. При проектировании нужно ставить условие, чтобы температура теплоносителя в обратном контуре не превышала 60 °С при любых условиях снаружи. В таком случае при относительно низкой температуре, температура в обратной линии будет составлять около 45-50 °С и котел будет работать в режиме конденсации. Все необходимые условия соблюдаются в напольных системах отопления или системах низкотемпературного панельного отопления. Режим конденсации в этом случае обеспечивается в течение всего периода отопления. Необходимое условие для работы котла в конденсационном энергосберегающем режиме — температура теплоносителя на входе в котел менее 57 °С. Чем температура ниже, тем лучше будет происходить конденсация и тем выше будет КПД котла.

Но даже если установить такой котел на место старого обычного, не меняя систему отопления, все равно большую часть времени он будет работать с эффектом конденсации, то есть более эффективно, чем старый. Связано это с тем, что самые холодные дни составляют в нашем климатическом поясе порядка 10% длительности отопительного периода, следовательно, в течение девяти десятых этого периода конденсация возможна.

Наконец, конденсационные газовые котлы могут быть как одно-, так и двухконтурными, применяемыми как для отопления, так и для нагревания горячей воды, и мощность их может составлять 20-100 кВт. Для бытовых целей этого более чем достаточно, а для промышленного или офисного применения выпускаются более мощные модели в напольном исполнении. Предлагаются также комплекты для подключения котлов, расширительные баки, нейтрализаторы конденсата в зависимости от мощности установки, средства для нейтрализации, предохранительные устройства, а также комплекты трубной обвязки котлов и подключения гидравлической стрелки, системы отвода дымовых газов. В Европе это самый массовый тип отопительных приборов, а во многих странах установка любых других газовых котлов, кроме конденсационных, запрещена. Причина — более низкие выбросы вредных веществ и более высокий КПД. Так некоторые государства заботятся о своих гражданах, запрещая продавать не экономичное и не экологичное оборудование.

Конденсационные котлы отопления типы и производители

Отопительные приборы с использованием конденсации могу быть напольного или настенного исполнения. Настенные имеют, как правило, небольшие мощности (до 100 кВт, редко до 120 кВт) и небольшие размеры. Некоторые модели оборудования используются исключительно на отопление, некоторые готовят также горячую воду для бытовых нужд (ГВС). Причем горячая вода может готовиться в некоторой емкости (бойлерного типа) или разогреваться в змеевике (проточного).

Настенный конденсационный котел имеет небольшие размеры

Фирма Vaillant (Вайлант) производит конденсационные котлы как настенном исполнении, так и в напольном варианте. Есть модели с проточным нагревом воды для ГВС в пластинчатом теплообменнике, а есть емкостного типа. Оборудование может изменять мощность работы в широком диапазоне минимально — 20-28% от номинальной. Имеется встроенный автоматический воздухоотводчик, есть возможность переоборудования под сжиженный газ, простая установка параметров при первом пуске. Напольные агрегаты могут использоваться в каскадной связке для отопления и обеспечения горячей водой многоэтажных домов. Имеется контроль безопасности всех основных параметров (контроль пламени, температуры теплоносителя, дымоотведения)

Конденсационные котлы Vaillant настенные и напольные

Конденсационные котлы Baxi (Бакси) также выпускаются в настенном и напольном варианте. Котлы этой фирмы линейки Luna отличает возможность подключения внешнего бойлера для горячей воды. Линейка NUVOLA COMFORT ориентирована на подготовку большого количества горячей воды. Также имеется автоматический контроль как за температурой теплоносителя в отопительной системе, так и за температурой воды в ГВС. К стандартному набору контроля параметров системы добавлена система защиты от замерзания и антибактериальная обработка. Линейка Baxi Duo-tec автоматически адаптируется под качество подаваемого топлива и тип дымохода, имеет автоматический байпас и моделируемую мощность горелки, которая подстраивается также под погодные условия. Напольные конденсационные котлы Бакси отличаются небольшими габаритами и широким выбором функций, могут работать в каскаде и обеспечивать большие частные дома, производственные, промышленные помещения, многоквартирные здания.

Конденсационные котлы отопления Baxi («Бакси»)

Итальянские конденсационные. Линеек оборудования несколько: Power Plus, Mynute Green RSI и CSI, Exclusive Green RSI и CSI, Exclusive Boiler Green. Особенности агрегатов Power Plus – патрубки удаления дыма и забора воздуха выполнены раздельно, биметаллический первичный теплообменник, обширный перечень функций автоматики. В линейке Mynute Green RSI и CSI теплообменник алюминиевый авторской конструкции, в линейке CSI присутствует пластинчатый теплообменник для нагрева воды для ГВС, модификация RSI позволяет подключить наружный бойлер. Как и в любом подобном оборудовании европейских производителей, имеется обширный перечень защитных программ и контроля системы, блокировка оборудования при несоответствии параметров.

Конденсационные котлы отопления Beretta («Беретта»)

Конденсационные котлы от немецкой фирмы «Будерус» Logamax имеют неплохую репутацию, но есть у них одна особенность: даже настенные варианты не выпускают малой мощности. Самый маломощный котел имеется в линейке Logamax PLUS GB112 – 29-60 кВт. Все остальные котлы рассчитаны на еще большие объемы. Они могут использоваться для обогрева нескольких коттеджей, расположенных неподалеку (каскадного типа). Есть некоторые ограничения по монтажу: желательна установка в подвале или на чердаке.

Конденсационные котлы «Будерус» Logamax

Теплообменник в Logamax используется из ребристых труб, изготовленных из кремний-алюминиевого сплава, благодаря чему годовой коэффициент использования топлива – 109%. Установлена на котле керамическая плоская горелка, которая воспламеняется при помощи электрода накаливания, что приводит к понижению шумов при воспламенении газо-воздушной смеси. Количество подаваемой смеси зависит от наружных температур и определяется автоматикой при помощи датчиков.

Напольные конденсационные котлы Buderus имеют очень большие мощности – от 120 кВт, работать могут в каскаде. Подходят для отопления больших коттеджей и многоэтажных домов, производственных помещений.

Плюсы конденсационного котла

Перечень достоинств конденсационного котла внушителен, что в конечном итоге и объясняет растущую популярность этого вида отопительного оборудования:

Экономия топлива по сравнению с обычным конвекционным котлом может достигать 35%.
Сокращение вредных выбросов при переходе от традиционных газовых моделей к конденсационным оценивается в среднем в 70%.
Низкая температура отходящих газов дает возможность устанавливать пластиковые дымоходы, которые значительно дешевле, чем классические стальные.
Низкий уровень шума повышает уровень комфорта проживающих в доме людей.

Поговорим о некоторых из перечисленных достоинств конденсационных котлов более подробно.

Экономия топлива при использовании в низкотемпературных системах

Расход топлива напрямую зависит от мощности оборудования и нагрузки, возложенной на систему отопления. Для обогрева дома площадью 250 м2 достаточно будет 28-киловаттного конденсационного котла с максимальным расходом газа 2.85 м3/ч. Классический котел той же мощности будет потреблять 3.25 м3/ч. При условии, что котел эксплуатируется шесть месяцев из двенадцати, в год вы будете экономить около 3000 руб. (при существующих ценах на магистральный газ для российских потребителей). Такую экономию, наверное, сложно назвать значительной – она даже не перекроет разницы в стоимости ежегодного технического обслуживания котлов.

Но взглянем на ситуацию глазами среднего европейского потребителя, которому природный газ обходится в четыре-пять (а то и больше) раз дороже. Сумма экономии в данном случае составит уже около 300 евро, а за это стоит побороться.

Расход газа в конденсационных котлах различной мощности:

Сокращение вредных выбросов

При сгорании органического топлива образуется углекислый газ, дающий при взаимодействии с водой углекислоту. Кроме того, в любом топливе всегда имеются примеси соединений серы, фосфора, азота и ряда других элементов. В процессе сгорания из них образуются соответствующие оксиды, которые, соединяясь с водой, тоже дают кислоты.

У обычных конвекционных котлов пары воды с примесью кислот (угольной, серной, азотной, фосфорной) выбрасываются в атмосферу. Конденсационные котлы лишены этого недостатка: кислоты остаются в конденсате. Впрочем, с учетом проблем с утилизацией конденсата пресловутая экологичность данного оборудования может быть поставлена под сомнение.

Что такое конденсаторные котлы?

Вид оборудования представляет собой видоизмененный газовый котел конвекционного типа. Энергоносителем выступает газ, поступающий по централизованному трубопроводу или баллонный. Отличие в том, что газовые конденсационные котлы отопления используют все виды тепловой энергии – открытую и закрытую. Открытая образуется при сгорании газа, закрытая – энергия нагретого конденсата.

Конструктивно котлы состоят из следующих деталей:

Газовая горелка, размещенная в камере сгорания закрытого типа.
Теплообменник. Цилиндрическая форма элемента быстрее прогревает воду за счет увеличенной площади соприкосновения.
Емкость для сбора конденсата, куда транспортируется теплоноситель после охлаждения отводимых масс воздуха. Парообразная субстанция отдает тепло жидкости, затем через специальное устройство слива конденсат попадает в емкость.

Принцип работы котлов, их достоинства и недостатки

Теплообменник агрегатов служит для перехода субстанции из газового состояния в конденсат. В процессе высвобождается большое количество тепловой энергии, собираемой для прогрева теплоносителя. КПД оборудования 109% – это выше, чем у любого другого устройства.

Высокий КПД объясняется принципом работы. В стандартных газовых котлах используется тепло от сжигаемого газа, в теплообменнике поток жидкости остывает до +140 С, пониженные температуры уменьшают тягу, вызывают образование конденсата, который может служить причиной появления ржавчины на металлических деталях. Поэтому тепловая энергия от выпадающего конденсата не используется, а конденсатные котлы отбирают все тепло, за счет чего повышается КПД.

Для забора теплоэнергии оборудование имеет два теплообменника. Первый работает по стандартной схеме – пропускает тепловые потоки без охлаждения ниже точки росы, второй охлаждает продукты сгорания ниже точки росы, попутно забирая тепловую энергию. Таким образом, водяной пар оседает на стенках второго теплообменного элемента, передает всю энергию воды.

Получается, что конденсатный котел – один из самых экономичных видов отопительных приборов с высоким КПД, за счет чего тепло сохраняется в помещении достаточно долго. Специальные горелки работают так, что топливо сгорает полностью, количество выбросов самое минимальное.

К достоинствам отопительных приборов относят:

облегченный вес;
компактность;
низкий уровень шума;
минимальную вибрацию при работе;
возможность каскадной установки оборудования;
экономичность – за сезон затраты на топливо снижаются на 35%;
экологичность за счет полного сгорания энергоносителя, использования всей тепловой энергии.

Что касается недостатков, то он один – оборудование стоит дорого, примерно на 30-80% больше, чем стандартные газовые котлы. Однако при соблюдении условий эксплуатации агрегаты прослужат достаточно долго, вложения за счет уменьшения затрат на топливо окупаются примерно за 2-3 сезона.

Особенности работы приборов:

Большое количество конденсата, который нужно утилизировать. В течение 24 часов котел мощностью до 35 кВт вырабатывает до 30 л воды. Сливать в септик без нейтрализации такую воду нельзя, система нуждается в установке нейтрализующего оборудования.
Сниженная температура прогрева комнаты. Стандартные отопительные приборы показывают разницу температуры между трубопроводом подачи и обратного тока воды в 75 С и 55 С, а конденсационные модели всего 55 С и 35 С. Такого прогрева недостаточно, может потребоваться дополнительная система, например, контуры теплых полов или врезка большего количества радиаторов.

Изучаем газовый конденсационный котел — принцип работы и устройство

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.

Устройство основных узлов конденсационного котла

камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
резервуар для сбора конденсата;
дымоход для отведения холодных дымовых газов;
насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

3. Теплообменные поверхности.4. Модулируемая горелка.

Конденсационный газовый котел: что это такое

Если сравнивать стандартный газовый котел с его конденсационным аналогом, то можно прийти к выводу, что их отличия заключаются не только в некоторых новшествах, а в кардинально различных принципах работы. Да, и в том и в другом случае нагрев теплоносителя происходит благодаря горению газа, но в конденсационном котле нагрев теплоносителя дополнительно еще производится с помощью отработанных газов.

Причем система дымоудаления в данном случае производит первичный нагрев жидкости – отработанные газы, в которых в большом количестве содержится водяной пар, сначала подогревают теплоноситель, а уже потом непосредственно газ догревает его до заданной температуры. Именно благодаря всему этому и происходит экономия топлива – КПД конденсационных котлов по сравнению со стандартными агрегатами данного типа выше на 15-20%.

Как работает такой котел? Если не вникать подробно в его конструкцию, то описать последовательность технологического цикла нагрева теплоносителя можно следующим образом.

Обратный трубопровод системы отопления подает теплоноситель в первый теплообменник. На нем конденсируется пар, содержащий в отработанных газах, отдавая тем самым свое тепло теплоносителю.
Дальше жидкость попадает в обычный высокотемпературный теплообменник, в котором теплоноситель нагревается уже до заданной температуры.

Все просто, но на самом деле такой подход к нагреву теплоносителя требует некоторого переоборудования котла. Во-первых, подача теплоносителя в систему отопления в таких агрегатах осуществляется в нижней части котла. Во-вторых, верхний низкотемпературный конденсационный теплообменник оснащается резервуаром для сборки конденсата. В-третьих, все эти нововведения в значительной мере увеличивают габариты котла. В принципе, со всем этим легко мириться, если такое оборудование действительно позволяет экономить газ, что и является основным достоинством котла данного типа. Но кроме него, у этого газового оборудования имеются другие достоинства.