В странах Европы давно отказались от традиционных (Конвекционных) котлов. В чем же причина такого подхода? Европейцы люди основательные и умеют считать выгоду, но если они используют конденсационные котлы, значит, здесь имеется своя выгода. В чем же она может выражаться?
Плюсы минусы конденсационных котлов
- Высокий КПД котлов обеспечивается за счет сгорающего газа,который выделяет большое количество водяного пара,и имеет очень высокую температуру. Оборудование котла подает это «дополнительное тепло» на теплообменник котла,чем обеспечивает дополнительный теплосъем.
- В отличие от традиционного котла конденсационный котел имеет диапазон модуляции от 6 кВт, в результате снижается его потребление (20-30% в зависимости от средней температуры зимы).
- Благодаря закрытой камере сгорания более безопасен и экологичен.
- Небольшой вес и габариты котла.
- Низкий уровень шума и вибраций.
Из этих показателей видно, почему практичны европейцы останавливают свой выбор именно на конденсационных котлах , хотя те и несколько дороже обычных. В Росси, по словам владельцев таких котлов, их окупаемость за счет экономии газа наступает на 2 – 4 год эксплуатации.
Монтаж конденсационных котлов отопления
Использование в системе отопления конденсационного котла должно быть заложено в проекте. Так как он значительно отличается от обычного разводкой, диаметром труб и особенностью дымохода.
Как правило, для отопления частных домов применяют настенные котлы. Их мощности достаточно для обогрева дома, а компактные размеры позволяют располагать его в любом удобном месте, не требуется строительство отдельной бойлерной. Например, котел при размерах всего 589x368x364 в состоянии отапливать дом площадью до 240 м².
Монтаж конденсационных котлов отопления возможен на любое надежное основание. Для этого используются либо крепления, которые идут в комплекте, либо изготавливается монтажная рама. Применение такой рамы позволяет органично вписать данный котел в любой интерьер.
Закрепив котел на стене, приступают к подключению коммуникаций согласно соответствующим схемам. Вывод угарных газов осуществляется через дымоход, патрубок должен быть заизолирован и рядом не должны находиться легко воспламеняющиеся поверхности.
Использовать такой высокоэффективный котел разумнее с системами, обладающими тоже высокими характеристиками. Например, с радиаторами Kermi, которые обладают самым высоким уровнем теплоотдачи и системой отопления известной как петля Тихельмана.
Монтаж отопления петлей имеет ряд преимуществ:
Сбалансированность системы. Не требуются дополнительные регуляторы.
Высокий КПД за счет равного потока воды по всей системе.
Равномерность нагрева радиаторов.
Эти эффекты достигаются за счет того, что обратная тепломагистраль начинается от первого радиатора, доходит до завершающего, а оттуда подается к котлу. В результате все радиаторы функционируют как единый и независимо от удаленности от котла прогреваются одинаково.
Должен быть выполнен из материалов, обладающих повышенной устойчивостью к кислотной коррозии. Одно дело, когда через трубу проходят горячие продукты сгорания, и совсем другое — когда в ней образуется конденсат, концентрированная кислота с pH от 3 до 5.
2. Дымоход должен обеспечивать свободный слив конденсата в специальный резервуар
Этот резервуар (котёл) должен быть оборудован сифонным гидрозатвором, заполненным водой, чтобы избежать попадания дымовых газов в сливной трубопровод.
Утепленный. Фото: Navien
3. Нужно предусмотреть принудительную тягу
Температура уходящих газов низкая (примерно 55 С), втрое ниже уходящих газов из обычного котла (180 С). Из-за этого естественной тяги дымохода, как правило, недостаточно, поэтому в используют принудительную тягу. Вентилятор котла способствует удалению дымовых газов из котла.
4. Дымоход должен быть герметичен
Из-за принудительной тяги дымоход обязательно должен быть герметичен по всей своей длине (например, используются манжетные уплотнения). А иначе часть дымовых газов будет попадать в помещение.
Коаксиальный. Фото: Protherm
5. Необходим постоянный приток воздуха
Для нормальной работы конденсационного котла требуется организовать постоянный приток воздуха к нему. Это можно осуществлять несколькими способами, например, забирая воздух из помещения, если в нём есть достаточный его приток. Если приточного воздуха недостаточно, приток воздуха организуется через тот же дымоход, который для этого обычно делают в виде концентрического трубопровода (коаксиальный дымоход). По внутренней трубе внутрь поступает уличный воздух, а по внешней отводятся дымовые газы.
Компактный котёл с коаксиальным дымоходом. Фото: Борис Безель
6. Надо правильно определить длину дымохода
Длина дымохода не может быть произвольно большой, она определяется мощностью вентилятора конкретной модели котла. Для каждой модели конденсационного котла она своя, и указывается в технических характеристиках изделия. Например, модель De Dietrich VIVADENS MCR-P 24 рекомендуется подключать к коаксиальному дымоходу с горизонтальным окончанием и с диаметрами воздушного канала 60 мм и для дымовых газов 100 м. И длина этого дымохода не должна превышать 6 м, если он имеет с горизонтальное окончание (выходной отрезок трубы выходит горизонтально через стену дома) либо 20 м, если коаксиальный дымоход имеет строго вертикальную конструкцию.
Редакция благодарит компанию De Dietrich за помощь в подготовке материала
Это должно быть вашим желанием, устанавливая конденсационный газовый нагревательный котёл, следовать последним достижениям конструкторской мысли. Дело в том, что обычные газовые котлы, без которых немыслима ни одна серьёзная система автономного отопления загородного дома, не полностью используют весь потенциал такого источника энергии, как газ. Именно поэтому, даже лучшие модели газовых нагревательных котлов имеют КПД не выше 80%. Часть энергии приходится выводить наружу и просто выбрасывать через коллектор.
Устройства вне школьных постулатов физики
Но, есть возможность выжать из газа дополнительные дивиденды в виде килокалорий энергии.
Суть процесса
Идея заключается в следующих постулатах:
- газ – неоднородный источник тепла , в своём составе он имеет и водяной пар;
- оказывается, при сжигании газа мы выбрасываем наружу не только продукты сгорания, но и этот самый пар ;
- и возникает идея – а почему бы этот пар не конденсировать и получающуюся горячую воду тоже не использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления.
Так и было сделано – на свет появились новейшие газовые отопительные котлы конденсационного типа. Котлы, так широко завоёвывающие популярность, что по статистике более 30% всех газовых котлов в Германии именно компенсационные.
Родившись в пору, когда на создаваемые в мире изделия стали предъявляться повышенные требования с точки зрения дизайна, конденсационные котлы разрабатываются с упором и на эту характеристику – все они страшно привлекательно выглядят.
Ну, а то, что скрывается внутри, благодаря такой «двойной очистке» газа и позволяет достичь реального расчётного КПД от 105 до 110%. Другими словами, конденсационные котлы, по сути процесса работы, являются двухконтурными.
Полезный совет! К сожалению, нельзя сказать о такой же распространённости представляемых котлов у нас, как в Германии. Поэтому, если вы решились установить у себя такой котёл, в первую очередь выберите достойную модель, а самое главное, достойного поставщика и наладчика приобретённого котла. Прямо скажем, подавляющее большинство фирм не имеют ни опыта работы с такими котлами, ни соответствующего персонала для его дальнейшего обслуживания.
Преимущества конденсационных котлов
Среди преимуществ следующие:
- у них максимальный КПД из всех возможных устройств аналогичного назначения – а, значит, вы имеете возможность уменьшить потребление газа при тех же калориях выработанной энергии; по статистике, потребление газа у конденсационных котлов на 15-20% меньше, чем у обычных;
- гораздо больший диапазон регулировки температуры теплоносителя – такая регулировка возможна на всех котлах, но работающие с газом и «попутным» паром, имеют максимальный диапазон от 30 до 85 градусов (кстати, такой максимум, как правило, нет необходимости подавать в систему, обычная температура теплоносителя в отопительных системах не превышает и 40 градусов);
- меньший выход вредных веществ в атмосферу – газовая смесь сгорает в гораздо большем объёме;
- инновационная технология подстегивает и конструкторов, и технологов – все конденсационные котлы изготавливаются по самых передовым технологиям, что обеспечивает им гораздо больший срок службы при тех же нагрузках.
Из недостатков
Но надо отдавать себе отчёт, что такие котлы имеют и некоторые недостатки, больше житейского плана:
- самое главное – они стоят минимум в два раза дороже обычных газовых котлов; и это на сегодняшний день – главный тормоз их массового использования;
- во-вторых, такие агрегаты очень привередливы к материалу, из которого сделан дымоход – необходимо использовать только высококачественный пластик и керамику;
- в-третьих, требует специального расчёта системы отопления под более низкие внутренние температуры (не выше 70 градусов) – это требование уже выдвигает необходимость конденсирования пара внутри;
- в-четвёртых, требуется специальный водовод для вывода наружу, как правило, в канализацию, скопившейся внутри воды (обычно, не более 30 литров в день при постоянной работе котла); тут необходимо отметить, что в той же Германии существуют ограничения на вывод подобной воды в общую канализационную систему;
- в-пятых, требует наличия опытного персонала для их установки и сопровождения.
Несмотря на то, что эти котлы изначально разрабатывать как двухконтурные, существуют и одноконтурные модели. Но самое главное, разработано несколько модификаций конденсационных котлов в зависимости от места их установки.
Существует модификации:
- напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
- – очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.
Полезный совет! Если вы решили приобрести газовый конденсационный котёл для промышленного использования, скорее всего, вам необходимо будет выбрать модель прямого, или ещё говорят, «мокрого», воздействия на поток теплоносителя. Эффективность таких котлов ещё выше, но их применение пока ограничено небольшим рынком предложений. В домашних условиях поголовно используются котлы косвенного, или «сухого», воздействия на теплоноситель, без соприкосновения с ним.
На гребне волны
Своими руками у вас вряд ли получится. Это слишком ответственная техника, служащая для слишком ответственных задач. Даже несмотря на то, что в вашем распоряжении будет инструкция по установке и эксплуатации, даже несмотря на то, что вы просмотрите все фото и видео материалы на нашем сайте, вам всё равно придётся обратиться за подробными консультациями к профессионалам.
А вот разобраться в алгоритме работы конденсационных котлов и выбрать необходимый, согласно мощности и внешнего вида, это уже для вас. В любом случае, отнеситесь к выбору очень ответственно, цена ошибки довольно велика и выражается уже не только в качестве отопления вашего дома, в немалых потерянных финансовых средствах, но и в дискредитации такой важной вещи, как внедрение в нашу жизнь самых передовых достижений конструкторов и дизайнеров.
У пользователей нашего портала есть уникальная возможность - следить, как в рамках проекта с FORUMHOUSE мы, с нашими партнёрами, строим в Подмосковье комфортабельный и энергоэффективный загородный дом. Для этого при возведении коттеджа используются самые современные материалы и технологии.
В качестве фундамента выбрана УШП, а системы отопления - тёплый пол. Кроме этого, котельной стал настенный конденсационный газовый котел. О том, почему для нашего проекта было выбрано именно это оборудование, и в чём заключаются преимущества его работы, в формате мастер-класса вам расскажет технический специалист компании .
- Принцип работы конденсационного газового теплогенератора.
- Преимущества использования конденсационного газового котла.
- В какой системе отопления лучше всего использовать это оборудование.
- На что обратить внимание при эксплуатации конденсационного газового котла.
Принцип работы конденсационного газового теплогенератора
Прежде чем мы расскажем о нюансах конденсационной технологии, отметим, что энергоэффективный, а значит комфортный и экономичный загородный дом - сбалансированное строение. Это означает, что, помимо замкнутого теплоизоляционного контура, все элементы коттеджа, включая инженерную систему, должны быть оптимально подобраны друг к другу. Поэтому так важно выбрать котёл, который хорошо сочетается с низкотемпературной отопительной системой «теплый пол», а также позволит сократить расходы на покупку энергоносителя в долгосрочной перспективе.
Сергей Бугаев Технический специалист компании Ariston
В России, в отличие от европейских стран, конденсационные газовые котлы менее распространены. Помимо экологичности и большего комфорта, данный вид оборудования позволяет уменьшить затраты на отопление, т.к. такие котлы работают на 15-20% экономичнее обычных.
Если посмотреть технические характеристики конденсационных газовых котлов, то можно обратить внимание на КПД оборудования - 108-110%. Это противоречит закону сохранения энергии. В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%. Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?
Дело в том, что такой результат получается благодаря методике теплотехнического расчёта, применяемой для обычных газовых котлов , не учитывающей один важный момент испарение/конденсацию. Как известно, при сгорании топлива, например, магистрального газа (метана CH 4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO 2), вода (H 2 O) в виде пара и ряд других химических элементов.
В обычном котле температура дымовых газов после прохождения через теплообменник может доходить до 175-200 °C.
И водяной пар в конвекционном (обычном) теплогенераторе фактически «вылетает в трубу», унося с собой в атмосферу часть теплоты (выработанной энергии). Причём величина этой «потерянной» энергии может доходить до 11%.
Чтобы повысить эффективность работы котла, надо задействовать это тепло до того, как оно уйдёт, и передать его энергию через специальный теплообменник теплоносителю. Для этого нужно охладить дымовые газы до температуры т.н. «точки росы» (около 55 °C), при которой происходит конденсация паров воды с выделением полезной теплоты. Т.е. - задействовать энергию фазового перехода для максимального использования теплотворной способности топлива.
Возвращаемся к методике расчёта. Топливо имеет низшую и высшую теплотворную способность.
- Высшая теплотворная способность топлива - это количество теплоты, выделившейся при его сгорании с учётом энергии водяного пара, содержащегося в дымовых газах.
- Низшая теплотворная способность топлива - это количество выделившейся теплоты без учёта энергии, скрытой в водяном паре.
КПД котла выражается в количестве тепловой энергии, полученной при сгорании топлива и переданной теплоносителю. Причём, указывая КПД теплогенератора, производители могут по умолчанию рассчитать его по методике с применением низшей теплотворной способности топлива. Получается, что реальный коэффициент полезного действия конвекционного теплогенератора на самом деле составляет около 82-85% , а конденсационного (помним об 11% дополнительной теплоты сгорания, которые он может «забрать» из водяного пара) – 93 - 97% .
Отсюда и появляются цифры КПД конденсационного котла, превышающие 100%. Благодаря высокому КПД такой теплогенератор расходует меньше газа, чем обычный котёл.
Сергей Бугаев
Максимальную эффективность конденсационные котлы обеспечивают, если температура обратной линии теплоносителя меньше 55 °C, а это низкотемпературные системы отопления «тёплый пол», «тёплые стены» или системы с увеличенным количеством секций радиаторов. В обычных высокотемпературных системах котёл будет работать в конденсационном режиме. Только в сильные морозы нам придётся поддерживать высокую температуру теплоносителя, в остальное время, при погодозависимом регулировании, температура теплоносителя будет ниже, и за счёт этого в год мы сэкономим 5-7%.
Максимально возможная (теоретическая) экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет:
- при сгорании природного газа – 11%;
- при сгорании сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%;
- при сгорании дизельного топлива (солярки) – 6%.
Преимущества использования конденсационного газового котла
Итак, мы разобрались с теоретической частью. Теперь расскажем, как особенности конструкции конденсационного котла влияют на эффективность его работы и долговечность. На первый взгляд кажется, что использовать дополнительную энергию водяного пара, скрытую в дымовых газах, можно и в обычном котле, специально «загнав» его в низкотемпературный режим работы. Например, подключив котёл (это неправильно) напрямую к системе теплого пола или значительно понизив температуру теплоносителя, циркулирующего в радиаторной системе отопления. Но, выше мы уже писали, что при сгорании магистрального газа образуется целый «букет» химических элементов. В водяном паре содержатся: углекислый и угарный газы, окислы азота, а также примеси серы. При конденсации и переходе пара из газообразного в жидкое состояние эти примеси оказываются в воде (конденсате) и на выходе получается слабый кислотный раствор.
Сергей Бугаев
Теплообменник обычного котла не выдержит длительной работы в агрессивной химической среде, со временем он проржавеет и выйдет из строя. Теплообменник конденсационного котла сделан из материалов, отличающихся коррозионной стойкостью и устойчивостью к кислотным средам. Наиболее стойким материалом является нержавеющая сталь.
При изготовлении конденсационного котла используются только долговечные и износостойкие материалы. Это увеличивает срок службы и надёжность работы этого оборудования, также уменьшаются затраты на сервисное обслуживание.
Кроме этого, повышенные требования предъявляются и к другим конструкционным элементам конденсационного теплогенератора, т.к. требуется охладить дымовые газы до нужной температуры. Для этого котёл оснащается наддувной горелкой с высокой степенью модуляции. Такая горелка работает в широком диапазоне мощностей, что позволяет оптимальным образом регулировать нагрев воды. Также конденсационные котлы оснащаются автоматикой, обеспечивающей точное поддержание режима горения, температуры отходящих газов и воды в обратной линии. Для чего ставятся циркуляционные насосы, плавно изменяющие силу напора протока теплоносителя, а не как простые 2-х и 3-х скоростные. С обычным насосом теплоноситель проходит через котёл с постоянной скоростью. Это приводит к росту температуры в «обратке», повышению температуры дымовых газов выше точки росы, а следовательно, снижению эффективности работы оборудования. Также возможен перегрев системы отопления (тёплого пола) и уменьшение теплового комфорта.
Важный нюанс : горелка обычного котла не может работать на мощности ниже 1/3 от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора. Горелка конденсационного котла может работать на мощности, составляющей 1/10 (10%) от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора.
Сергей Бугаев
Рассмотрим следующую ситуацию: начался отопительный сезон, температура на улице -15 °C. Мощность обычного котла, установленного в доме – 25 кВт. Минимальная мощность (1/3 от максимальной), на которой он может работать – 7.5 кВт. Предположим, что теплопотери здания составляют 15 кВт. Т.е. котёл, непрерывно работая, компенсирует эти теплопотери, плюс остаётся запас по мощности. Через несколько дней случилась оттепель, что, согласитесь, часто случается за зиму. В итоге уличная температура теперь около 0 °C или чуть ниже. Теплопотери здания, из-за повышения температуры на улице, сократились и теперь составляют примерно 5 кВт. Что произойдёт в этом случае?
Обычный котёл не сможет, работая в непрерывном режиме , выдавать необходимые для компенсации теплопотерь 5 кВт мощности. В результате он перейдёт в так называемый цикличный режим функционирования. Т.е. будет постоянно включать и отключать горелку, либо будет перегреваться система отопления.
Такой режим неблагоприятен для работы оборудования и приводит к его ускоренному износу.
Конденсационный котёл, при той же мощности и в аналогичной ситуации, в непрерывном режиме работы спокойно выдаст 2.5 кВт мощности (10% от 25 кВт)¸ что напрямую влияет на срок службы теплогенератора и уровень комфорта в загородном доме.
Конденсационный котёл, дополненный погодозависимой автоматикой, гибко подстраивается под изменения температурного режима в течение всего отопительного сезона.
Современная автоматика позволяет значительно упростить процесс управления котлом, в том числе и дистанционно, с помощью специального мобильного приложения для смартфонов, что повышает удобство пользования оборудованием.
Добавим, что отопительный сезон в России, в зависимости от региона, в среднем составляет 6-7 месяцев, начинаясь осенью, когда на улице ещё не очень холодно, и длится до весны.
Примерно 60% этого времени среднесуточные температуры на улице держатся в районе 0 °С.
Получается, что максимальная мощность котла может потребоваться только в относительно короткий период времени (декабрь, январь), когда установились настоящие морозы.
В другие месяцы от котла не требуется выход на максимальный режим работы и повышенная теплоотдача. Следовательно, конденсационный котёл, в отличие от обычного, будет эффективно работать и при температурных перепадах, и при небольшом морозе. При этом снизится потребление газа, что в тандеме с низкотемпературной системой отопления (теплым полом) уменьшит затраты на покупку энергоносителя.
Даже при использовании конденсационного котла вместе с высокотемпературным радиаторным отоплением это оборудование работает эффективнее традиционного на 5-7%.
Сергей Бугаев
Помимо экономичности, важным преимуществом конденсационных котлов является возможность получения большой мощности при компактных размерах оборудования. Конденсационный газовый котёл в настенном исполнении особенно актуален для небольших котельных.
Кроме этого, конденсационный котёл имеет турбированную горелку, что позволяет отказаться от стандартного дорогостоящего дымохода и просто вывести коаксиальную дымоходную трубу через отверстие в стене. Это упрощает монтаж оборудования или установку нового конденсационного котла взамен старого – обычного, при реновации существующей системы отопления.
Особенности эксплуатации конденсационного газового котла
Частые вопросы потребителей: что делать с конденсатом, получаемым в процессе эксплуатации котла, насколько он вреден, и как его утилизировать.
Количество конденсата можно рассчитать так: на 1 кВт*ч приходится 0,14 кг. Следовательно, конденсационный газовый котёл мощностью в 24 кВт при работе на 12 кВт мощности (т.к. большую часть отопительного периода котел работает с модуляцией, а средняя нагрузка на него, в зависимости от условий, может составлять ниже 25%) в достаточно холодный день вырабатывает 40 литров конденсата при низкотемпературном режиме.
Конденсат можно слить в центральную канализацию, при условии, что его разбавили в пропорции 10 или лучше 25 к 1. Если дом оборудован септиком или локальной очистной станцией, требуется нейтрализация конденсата.
Сергей Бугаев
Нейтрализатор представляет из себя ёмкость, заполненную мраморной крошкой. Вес наполнителя – от 5 до 40 кг. Менять её надо вручную в среднем раз в 1-2 месяца. Конденсат, обычно пройдя через нейтрализатор, самотёком попадает в канализацию.
Подведение итогов
Это современное оборудование, отличающееся надёжностью, экономичностью и эффективностью работы. Также сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу, что особенно актуально при ужесточении норм по экологичности. Кроме этого, установка данного типа теплогенератора, за счёт уменьшения расхода газа, позволит уменьшить затраты на отопление в долгосрочной перспективе и повысить уровень комфорта в загородном доме.
