Котлы газовые

Котлы газовые: настенные, напольные, конденсационные

Газовые отопительные котлы подразделяются на настенные и напольные, двухконтурные и одноконтурные, а так же на высокотехнологичные модели высшего ценового сегмента - конденсационные котлы.
В этой статье мы подробно остановимся именно на конденсационных котлах, как на одном из самых популярных (и самых спорных) предложений на современном рынке котельного оборудования. Забегая вперед, своим клиентам мы всегда рекомендуем выбирать котел не по его цене, а исходя из его соответствия параметрам будущей системы отопления.

Конденсационный котел. Плюсы и минусы.

В Европе конденсационные котлы в системах отопления занимают доминирующее положение, их общее количество превышает треть от всех установленных, их даже устанавливают в муниципальном жилье и по государственным программам. Это объясняется тем, что эти котлы более эффективны (более высокий КПД по сравнению с обычными, и они более экологичны (выбрасывают в атмосферу гораздо меньше вредных веществ). Вероятность неполного сгорания топлива в конденсационных котлах практически исключена, благодаря их оснащению современными горелками,  а также понижается температура отходящих газов, которая редко превышает отметку 40 - 50 градусов, что позволяет использовать дымоходы из термостойкого пластика вместо дорогостоящих дымоходов из нержавеющей стали.

Европейские нормативы не оговаривают тип используемого отопительного котла, но предъявляют жесткие требования к содержанию оксида азота и угарного газа в дымовых газах. Так как в конденсационных моделях уровень выброса токсичных соединений на 80–90% ниже, чем у традиционных котлов, они гарантированно соответствуют нормативам, и именно потому потребители предпочитают покупать именно их.

Принцип работы конденсационных котлов

Во время его работы обычного котла конденсация является абсолютно недопустимым явлением, а при использования конденсационного котла -  очень полезным, т.к. водяной пар, находящийся в отводимых газах, отдает тепло (энергию) поверхности, на которой конденсируется в жидкость. В качестве аналогии: вода испаряясь "забирает" тепло с поверхности - вспомните свои ощущения, когда выходите из ванной комнаты после принятия горячего душа. Принцип работы конденсационного котла использует процесс прямо противоположный. Продукты сгорания на выходе специально охлаждаются, чтобы содержащийся в них пар превратился в конденсат, высвободив до 11%  от энергии, образующейся при сжигании газа, и  отдав ее на дополнительный нагрев теплоносителя.
Именно благодаря конденсации водяного пара в конструкции котла и основана выработка дополнительной тепловой энергии.
Благодаря тому, что энергия используется более полно, меньше расходуется газа, а это, в конечном итоге - экономия средств.
Это хорошо видно, если сравнить температуру продуктов сгорания конденсационного котла и обычного. У обычного температура уходящих газов 160–170°С, а у конденсационного — около 50°С, таким образом, часть энергии просто улетает "в трубу". Видите, сколько теплоты может "забрать" конденсационный котел и передать теплоносителю? Вот и весь "принцип" конденсационного котла.

Устройство конденсационного котла

Конструкция конденсационного котла включает в себя два теплообменника - первичный и рекуперационный. Первичный теплообменник выполнен из чугуна или стали, он идентичен теплообменникам обычных газовых котлов. Пластинчатый или трубчатый рекуператор устанавливается по пути следования дымовых газов внутри корпуса котла и извлекает оставшуюся тепловую энергию.
Котлы газовые конденсационные, как правило, оборудованы цилиндрическим теплообменником с увеличенной площадью поверхности теплообмена (за счет оребрения или особой формы трубок) хотя встречаются самые разнообразные конструкции. Теплообменник изготавливают из стойких к кислоте материалов (сплав алюминия и кремния - силумин, особая нержавеющая сталь), т.к. конденсат представляет собой не что иное как раствор угольной кислоты. В больших и мощных моделях котлов могут применяться сразу два теплообменника: основной и конденсационный.

Различные типы теплообменников конденсационных котлов

Горелка - всегда модуляционная, плавно меняет по мере необходимости подачу воздуха и газа, дутьевая, с закрытой камерой сгорания.
Система автоматического контроля и управления - всегда более продвинутая, чем у обычных отопительных котлов.

Плюсы конденсационных котлов

• Самое главное - экономия затрат на топливо (газ). При правильном монтаже системы экономия составляет около 15%, например, для котла мощностью 65кВт может составить до 2 тыс. кубометров газа за отопительный сезон.
• Не требуют обустройства дорогостоящего дымохода из нержавейки, т.к. температура выходящих газов невысока. Дымоход может быть сделан из термостойкого пластика или алюминия. Можно использовать коаксильный дымоход - забор и отвод воздуха по принципу "труба в трубе".
• Компактность. Многие конденсационные модели мощностью до 120 кВт выпускаются в настенном варианте. Обычные котлы такой же большой мощности, как правило, бывают только напольными и занимают гораздо больше места.
• Котлы малой и средней мощности (до 60 кВт) не требуют специально отведенной для них котельной.
• Все агрегаты в одном корпусе: в настенном конденсационном котле, насос, запорная арматура, сливные краны, манометры, автоматика регулирования и безопасности уже смонтированы в корпусе котла. Следовательно нет дополнительных расходов на их приобретение и монтаж, необходимо только подключить котел к системе отопления дома и запустить его.
• Теплопотери не превышают 2% от общей выработанной тепловой энергии;
• Горелка особой конструкции позволяет более точно управлять режимами активации и отключения котла, в результате чего достигается экономия топлива;
• Конденсационные котлы идеальны для двухконтурной системы отопления;
• Выбросы тепловой энергии и вредных веществ в атмосферу сведены к минимуму;
• Использование высококачественных материалов в конструкции теплообменников увеличивает срок службы таких котлов вдвое по сравнению с обычными;
• При равной мощности конденсационные котлы занимают меньшую площадь, чем обычные газовые котлы.

Минусы конденсационных котлов

• Относительно высокая стоимость. Цена конденсационных котлов на 20–30% выше, чем у традиционных той же мощности (без учета затрат на подключение к канализации для отвода конденсата). Разницу в цене такая техника может окупить только за счет сокращения потребления топлива.
  Однако экономичность конденсационного котла напрямую зависит от температурного режима работы отопительной системы. Процесс конденсации водяных паров максимально эффективен, если температура теплоносителя в обратке не превышает 30 – 40°С, что возможно только в низкотемпературных системах отопления, например, в отопительных системах с теплыми полами. В классических высокотемпературных системах с радиаторами, где температура обратки выше 60°С, конденсационная технология практически не работает и конденсационные котлы по расходу топлива отличаются от традиционных всего на 3-5%.
  Срок окупаемости конденсационного котла также сильно зависит от цены на используемое топливо. Если Вы используете сжиженный газ, который гораздо дороже магистрального, то срок окупаемости составляет всего несколько лет. Естественно, что котел при этом большую часть времени работает в режиме конденсации.
• Конденсат нельзя сливать в септик (его можно сравнить с раствором уксусной кислоты), он сразу убъет "работающие" в септике бактерии, может вызвать коррозию металлических канализационных труб или просто убить плодородный слой почвы. У котлов с мощностью до 35 кВт конденсат разрешено сливать в городскую канализацию. Если такой возможности нет, то придется установить отдельный резервуар нейтрализатор для конденсата. Емкость должна быть достаточного объема, так как в сутки бытовой конденсационный котел производит до 15–20 литров конденсата с уровнем pH 3–5. Такую жидкость нужно обязательно пропускать через фильтр-нейтрализатор, чтобы снизить ее кислотность.
  Еще один момент. Монтажники зачастую пренебрегают системой нейтрализации конденсата, если точно знают, что в конкретной системе отопления из-за ее конфигурации котел будет работать только в малоэффективном высокотемпературном режиме, при котором конденсат не образуется.
• Применение ограничено низкотемпературными системами отопления, например, при использовании в доме системы "теплый пол", хотя можно, конечно, устанавливать и на обычную систему, но тогда придется увеличить количество радиаторов или их площадь. Почему? Например, из-за мороза повышают температуру теплоносителя, тем самым повышая и температуру возвратной воды. А режим конденсации напрямую зависит от температуры обратки - для начала конденсации водяных паров необходимо, чтобы дымовые газы охладились до температуры 57°С, а это возможно только тогда, когда температура обратки ниже 50°С. Если она превысит 60 градусов, то конденсация в котле прекратится и он начнет работать как обычный котел, т.е. его КПД снизится до уровня в 85%. Выход из этой ситуации, как написано выше,- увеличение площади или количества радиаторов на стадии монтажа системы отопления.

Вопрос - ответ

Почему КПД в техпаспорте конденсационного котла указан больше 100%?

Эта цифра озадачивает многих людей, знакомых еще по школьному курсу физики, что КПД устройства никак не может быть больше 100%, ведь это же не "вечный двигатель", в самом деле! Так что, производители врут нам? Не совсем так.
Дело в том, что КПД обычных котлов принято считать без учета теплоты, которая теряется, уходя в дымоход вместе с продуктами сгорания (по низшей точке тепла), и в среднем по этой методике расчета для обычного котла КПД составляет около 92-95%. При расчете КПД конденсационных котлов производители добавляют к этому КПД еще около 11 - 12% теплоты, возвращаемой в систему при конденсации водяного пара в выходящих газах при охлаждении их до температуры "точки росы". Но это уже другая система подсчета КПД — по высшей точке теплоты. Таким образом, при смешивании двух разных методик подсчета, получается эта странная цифра, которая используется лишь для того, чтобы сравнить эффективность конденсационного котла по сравнению с обычным.
На самом деле, если считать эффективность обычных котлов по высшей точке теплоты (т.е. с учетом теплоты, потерянной с уходящими газами), то их КПД будет не 92 - 95%, а 81 - 84%, а у конденсационных, соответственно, плюс еще 11%, что дает в итоге КПД 92 - 95%.

Конденсационные котлы не подходят для российского климата?

Якобы преимущества конденсационных котлов проявляются только в условиях мягких европейских зим.
Практика показывает, что при грамотно спроектированной системе теплоснабжения с теплыми полами даже в климатических условиях большинства российских регионов конденсационный котел будет работать в оптимальном режиме не менее 80% отопительного сезона. Выходить из режима конденсации он будет только в двух случаях - во время повышенного расхода горячей воды и в период сильных морозов, когда он будет работать на полную мощность.

Конденсационный котел эффективнее обычных котлов минимум на 5%, даже когда котел не работает в режиме конденсации. Секрет кроется в потерях тепла при работе котла.

Если посмотреть на климатические условия Москвы и области, то можно увидеть сколько по времени в Москве температура зимой ниже –18°С и сколько выше –18°С. Становится понятно, что 95% своего времени конденсационный котел будет работает именно в режиме конденсации, а значит эффективнее обычных низкотемпературных котлов.

Как заставить работать конденсационный котел работать в режиме конденсации при наружной температуре ниже –18°С?

Или, соответственно, при температуре в системе отопления 80/60°С?
Для этого достаточно увеличить размеры радиаторов примерно на 30% на уже смонтированной системе. Но с учетом того, что при проектировании системы отопления всегда делают запас на 15 - 20 %, то и того меньше.

Выбросы дымовых газов от конденсационных котлов более вредны, чем от обычных низкотемпературных?

Это не так. Углекислого газа (СО₂) выделяется на 20% меньше по сравнению с обычным низкотемпературным, и на 40% меньше по сравнению со стандартным котлом. Конденсационный котел выбрасывает в атмосферу на 60% меньше окиси азота (NOx), чем низкотемпературный котел, и на 90% меньше, чем стандартный котел.

Как быть с отводом конденсата?

Не повредятся ли трубы канализации при сливе конденсата?
Есть два решения:

1. Есть разрешение от Мосводоканала о том, что конденсат можно сливать в канализацию при условии разбавления его в пропорции 1/25,  для котельных мощностью не больше 260 кВт. Например, при работе конденсационного котла 60 кВт получается примерно 0,0071 м³/час конденсата. Для дома площадью 490 м² водоотведение равно примерно 0,684 м³/час, т. е. соотношение 1:96, следовательно, для этого котла емкость нейтрализации можно не ставить.
2. Установить нейтрализатор конденсата.
   Конденсат, который является слабой угольной кислотой не влияет на полипропиленовые трубы .
   Если есть септик, то лучше поставить емкость нейтрализации.
   Нейтрализатор конденсата — это емкость, заполняемая нейтрализующим средством.

Как часто нужно менять нейтрализатор? Это, наверное, дорого?

Давайте посчитаем. Одной заправки средства хватает примерно на нейтрализацию 350 м³ конденсата. При работе котла 260 кВт выделяется всего 8 – 9 литров/час конденсата, а это практически 7–8 лет работы котельной без замены нейтрализатора. Т.е. за весь срок службы котла необходимость в замене возникнет только 1–2 раза. Стоимость одной заправка емкости (10кг. нейтрализатора) примерно 5000 рублей, так что по миру Вы точно не пойдете.

Коаксиальный дымоход для конденсационного котла

Вредны ли испарения из нейтрализатора? Нет. Заполнитель емкости нейтрализации — это диоксид магния (MgO), который не испаряется. В процессе нейтрализации также получаются абсолютно безвредные вещества.

Будут ли проблемы при сдаче котельной надзорным органам из-за дымоходов из пластика?
В техническом регламенте по пожарной безопасности указано, что дымоход может быть из любого материала, если рекомендован производителем, т.е. если это стандартное, заводское решение.

Статьи по теме:

Как выбрать газовый котел?

Автономное отопление. С чего начать?

Наши специалисты помогут Вам подобрать, а также смонтировать газовый котел, найдут приемлемое решение по цене.
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!