Gazowy kocioł kondensacyjny: zasada działania i cechy konstrukcyjne
Systemy grzewcze dla domów wiejskich różnią się zasadami działania, a zatem doborem sprzętu. Wśród generatorów ciepła na gaz, elektryczność i paliwo stałe, kondensacyjny kocioł gazowy wypada korzystnie w porównaniu z efektem oszczędzania energii i innymi cechami. Rozumiemy, jakie ma cechy, jakie modele są na rynku, na jakie właściwości należy zwrócić uwagę.
Jaka jest zasada pracy?
Standardowe modele na paliwo gazowe do podgrzewania chłodziwa wykorzystują energię gazu ziemnego lub skroplonego. Podczas spalania paliwa powstaje woda i dwutlenek węgla. Uwolnione ciepło podgrzewa chłodziwo w wymienniku ciepła, powodując jego cyrkulację w systemie. Wydajność takiego systemu sięga maksymalnie 90%; pozostałe 10% wraz z produktami spalania wylatuje rurą, nie przynosząc żadnych korzyści.
Kocioł kondensacyjny jest ulepszoną kontynuacją klasycznego systemu z następującymi modyfikacjami:
- Podstawową różnicą jest ogrzewanie chłodziwa w dwóch etapach: w pierwotnym i wtórnym wymienniku ciepła.
- Główne spalanie paliwa odbywa się w pierwotnym wymienniku ciepła (jest to również jedyny wymiennik ciepła w modelach tradycyjnych). W takim przypadku większość uwolnionego ciepła jest zużywana na ogrzewanie chłodziwa układu.
- Gazowe produkty spalania nie dostają się do komina, ale do wtórnego wymiennika ciepła. Tutaj podgrzewają zimny płyn chłodzący i same są chłodzone do 50-60 ° C z równoczesną kondensacją wody (wtórny wymiennik ciepła jest często nazywany komorą kondensacyjną).
Działanie kotła dzieli się na dwa etapy:
- Najpierw woda powrotna jest podgrzewana w komorze kondensacyjnej. Ciepło pojawia się podczas kondensacji pary (jest to produkt uboczny procesu).
- Przygotowana (podgrzana) woda jest podgrzewana do temperatury pracy układu w głównym wymienniku ciepła (jak w modelach standardowych).
- Ponieważ chłodziwo wchodzi do głównego wymiennika ciepła już ciepłe, zmniejsza się zużycie gazu do ogrzewania. Właściciele otrzymują nie tylko oszczędność paliwa, ale także mniejsze zużycie konstrukcji kotła.
- Aby schłodzić parę do punktu rosy, temperatura wody powrotnej musi być wystarczająco niska. Im niższa temperatura, tym wydajniejszy proces kondensacji, tym wyższa wydajność systemu.
Kocioł kondensacyjny z dwustopniową zasadą działania jest w stanie wydobyć dodatkową energię ze spalin, wykorzystując te same 10% latające w niebo. Rozwiązanie inżynierskie pozwala na znaczne (do 98%) zwiększenie wydajności.
Główne elementy systemu i ich cechy
Zasada działania gazowych kotłów kondensacyjnych wygląda dość prosto, jednak jej realizacja wymaga skomplikowanego konstrukcyjnie układu. Zawiera następujące elementy:
- Komora spalania. Jego częściami roboczymi są palnik, układ zasilania gazem i wentylator.
- główny wymiennik ciepła. Chłodziwo jest podgrzewane w komorze. Z reguły jest odlewany, aby uniknąć korozyjnego zniszczenia metalu (słabym punktem są szwy).
- Komora chłodząca. W nim spaliny zawierające parę wodną są schładzane do 50-60°C.
- Kondensacyjny wymiennik ciepła. Para wodna oddaje energię do systemu grzewczego i kondensuje na ścianach komory. Woda wchodzi do głównego wymiennika ciepła, jest podgrzewana do temperatury roboczej i rozprowadzana po całym pomieszczeniu.
- Zbiornik kondensatu. Nagromadzony kondensat jest następnie usuwany.
- Komin, przez który schłodzone produkty spalania opuszczają system.
- Pompa utrzymująca wymuszony obieg chłodziwa w układzie.
Kondensat gromadzący się w wymienniku ciepła zawiera mieszaninę kwasów i jest dość agresywną cieczą. Dlatego do produkcji takich pojemników wybiera się materiały odporne na korozję: stale nierdzewne o gatunkach kwasoodpornych lub silumin (stop aluminium z krzemem).
Szczególną uwagę zwraca się na urządzenie komina. Wykonany jest również ze stopów kwasoodpornych lub tworzywa sztucznego, a poziome fragmenty są umieszczone na skarpie. Jest to konieczne, aby kondensat powstający częściowo w kominie nie gromadził się w nim, lecz wracał z powrotem do komory.
Dla wydajnej i ekonomicznej pracy systemu ważna jest możliwość jego regulacji w ciągu dnia. Regulacja odbywa się za pomocą palnika gazowego, którego działanie zorganizowane jest w następujących trybach:
- Palnik jednostopniowy. Utrzymuje jedną zadaną temperaturę wody; Za pomocą automatyzacji można go tylko włączać i wyłączać.
- Dwustopniowy. Działa w dwóch trybach; jeden utrzymuje moc kotła na poziomie 40%, drugi na 100%. Przełączanie między trybami jest również zautomatyzowane.
- modulowany. Nagrzewa kocioł w sposób ciągły, ale jednocześnie płynnie zwiększa lub zmniejsza moc spalania. Palnik modulujący będzie kosztował więcej niż model schodkowy, ale możesz ustawić tryb pracy w zakresie od 10 do 100% mocy znamionowej. Większość kotłów przeznaczonych do domów prywatnych jest wyposażona w palnik modulowany.
Plusy i minusy sprzętu
Znajomość urządzenia i zasady działania pomaga w zrozumieniu kondensacyjnego kotła gazowego; zalety i wady pomogą ci zrozumieć, czy potrzebujesz takiej jednostki. Mocne strony to:
- Oszczędność paliwa. W porównaniu z tradycyjnymi modelami sięga 15-20%.
- Oszczędności kominowe. Gazy opuszczające system mają niską temperaturę, dzięki czemu stalowy komin można bezpiecznie zastąpić tańszym plastikowym odpowiednikiem.
- Przyjazność dla środowiska systemu. Podczas pracy kotła kondensacyjnego (z zamkniętą komorą spalania) ilość szkodliwych emisji zmniejsza się o 60-70%.
- Wydłużona żywotność. Występuje z powodu zmniejszenia obciążenia głównych elementów sprzętu. Jeżeli warunki niezbędne do uruchomienia kondensacyjnego wymiennika ciepła nie są spełnione, kocioł kontynuuje pracę jako model konwekcyjny.
- Niski poziom hałasu. Praca kotła nie wpływa na komfort życia w domu.
Słabości nazywane są następującymi cechami urządzenia:
- Konieczność utylizacji kondensatu. Kondensat ma wysokie pH i nie może być odprowadzany do kanalizacji publicznej. Nie ma ograniczeń w lokalnej kanalizacji (szambo), ale wysoka kwasowość może zabić pożyteczne mikroorganizmy. Kondensat jest neutralizowany w specjalnych instalacjach (zbiorniki z okruchami wapienia lub marmuru).
- Specyfika pracy. Różnica między temperaturą w domu i na zewnątrz jego ścian nie powinna przekraczać 20°C, dlatego w wielu regionach możliwe jest realne obniżenie kosztów tylko poza sezonem.
- Cena modeli kondensacyjnych jest wyższa niż klasyków, a naprawy będą kosztować więcej.
O niemożliwej wydajności i celowości zakupu
Niektórzy producenci podają nieprawdziwe stwierdzenia, wskazując, że sprawność kondensacyjnych kotłów grzewczych sięga 107-111%. Taki marketing nie opiera się na prawach fizyki, ale na prostej manipulacji liczbami. Sprawność przekraczającą 100% uzyskuje się dodając do sprawności kotła oszczędności z eksploatacji komory kondensacyjnej.
Stwierdzenia o fizycznie niemożliwej sprawności są oczywiście próbą zintensyfikowania sprzedaży hamowanej ograniczeniami w użytkowaniu kotłów. Warunki kondensacji pary wodnej nie zawsze występują, a stosowanie sprzętu w systemach wysokotemperaturowych jest niepraktyczne.
Urządzenie wykazuje dobre wyniki w niskotemperaturowych systemach grzewczych (ciepła podłoga). Jeśli obwód jest grzejnikiem, w wielu przypadkach urządzenie będzie działać jako analog konwekcyjny. Takie ograniczenia znacznie zmniejszają zapotrzebowanie na takie projekty.
Konkluzja jest taka, że jeśli chcemy, aby kocioł kondensacyjny działał z maksymalnymi korzyściami, należy go zapewnić już na etapie projektowania mieszkania, kiedy możliwe jest zamontowanie niskotemperaturowego ogrzewania podłogowego.
Jeśli dom ma już system ogrzewania grzejnikowego wysokotemperaturowego, wymagana będzie rekonstrukcja na dużą skalę. Budżet remontowy będzie solidny i jest mało prawdopodobne, że efekt ekonomiczny zablokuje go w najbliższych latach.
Przydatne wideo
Rodzaje kotłów według rodzaju instalacji
Gazowe kotły kondensacyjne, których zalety i wady pomagają dokonać właściwego wyboru, są wygodnie klasyfikowane według rodzaju instalacji. Zgodnie z tym parametrem istnieją konstrukcje podłogowe i ścienne; komora spalania może być otwarta lub zamknięta. Sprzęt zewnętrzny ma następujące cechy:
- Montuje się go na podłodze lub na specjalnym stojaku wykonanym z materiałów niepalnych.
- Umiejscowienie na podłodze usuwa ograniczenia dotyczące wagi i mocy. Jednocześnie urządzenie zajmuje dużo miejsca (m.in. ze względu na wiązanie).
- Pompa i inne wyposażenie są montowane oddzielnie. Dlatego do instalacji kotła stojącego konieczne będzie przydzielenie pomieszczenia technicznego.
- Stojące kotły kondensacyjne mają prostszą konstrukcję, ale ich instalacja jest skomplikowana (w porównaniu z odpowiednikami naściennymi).
- Modele podłogowe z reguły mają jeden obwód grzewczy. Służą do organizowania ogrzewania dużych obiektów handlowych lub przemysłowych.
Konstrukcje ścienne oferują następujące warunki pracy:
- Do montażu wymagane są mocne ściany nośne.
- Urządzenia ścienne są bardziej kompaktowe; są ograniczone wagą i mocą. Moc przeciętnego modelu ściennego nie przekracza 45-50 kW, waży nie więcej niż 50 kg.
- Producenci produkują modele z jednym lub dwoma obwodami, odpowiednie do użytku w mieszkaniach prywatnych.
- Urządzenie jest bezpieczne w obsłudze; kontrolę zapewnia kilka poziomów ochrony.
- Możliwe jest zainstalowanie kilku kotłów w kaskadzie (do 10-16 sztuk) w celu zwiększenia mocy (nie we wszystkich modelach).
Przydatne wideo
Rodzaje kotłów według liczby obwodów grzewczych
Kotły gazowe kondensacyjne, których zasada działania i konstrukcja zostały stworzone na podstawie tradycyjnych modeli, dzielą się na dwa typy w zależności od liczby obwodów grzewczych. Cechy urządzeń jednoprzewodowych są następujące:
- Służą wyłącznie do ogrzewania pomieszczeń.
- Jednostki jednoobwodowe mogą wytwarzać ciepłą wodę. Większość kotłów można podłączyć do zewnętrznego pośredniego kotła grzewczego; zasobnik dobierany jest z uwzględnieniem zapotrzebowania na ciepłą wodę. Kocioł będzie utrzymywał zadaną temperaturę, w domu zawsze będzie ciepła woda, co nie wpłynie na system grzewczy.
Kotły dwuprzewodowe zapewniają zarówno ogrzewanie mieszkań, jak i zaopatrzenie w ciepłą wodę. W modelach najnowszej generacji procesy te są zsynchronizowane i nie kolidują ze sobą. Jest jednak wystarczająco dużo kotłów, których praca jest ustawiona na priorytet CWU. Oznacza to, że jeśli zdecydujesz się wziąć prysznic lub umyć naczynia, w momencie otwarcia kranu z ciepłą wodą automatyka przestaje podgrzewać chłodziwo w systemie grzewczym.
Ponadto jednostki dwuobwodowe wyróżniają się dość niską wydajnością ciepłej wody na potrzeby domowe. Jeśli dom ma kilka punktów poboru wody, to gdy są one używane jednocześnie, temperatura wody zacznie spadać. Tę funkcję trudno nazwać wygodną.
Przydatne wideo
Podsumowanie
W niektórych krajach europejskich ponad połowa kotłów grzewczych zainstalowanych w domach prywatnych kondensuje, ale na rynku rosyjskim są one znacznie mniej powszechne.
Kotły kondensacyjne wykorzystują utajone ciepło kondensacji, czyli energię cieplną, która w konwencjonalnych urządzeniach po prostu wylatuje do rury. Dlatego konstrukcja jednostek obejmuje dodatkowy wymiennik ciepła, w którym produkty spalania oddają ciepło do chłodziwa. Rozwiązanie znacznie zwiększa sprawność kotła, co zmniejsza zużycie gazu o 10%.
Systemy konwekcyjne różnią się rodzajem instalacji (ściana, podłoga) oraz liczbą obwodów grzewczych (pojedyncze i podwójne). Połączenie tych parametrów wpływa na wydajność, którą należy wziąć pod uwagę przy wyborze odpowiedniego modelu.
