Конденсаційний газовий котел: принцип роботи та особливості конструкції
Опалювальні системи для заміських будинків відрізняються принципами функціонування і, відповідно, підбором обладнання. Серед газових, електричних та твердопаливних теплогенераторів конденсаційний газовий котел вигідно відрізняється енергозберігаючим ефектом та іншими характеристиками. Розбираємося, які особливості він має, які моделі представлені на ринку, на які їх властивості слід звертати увагу.
Який принцип лежить в основі роботи
Стандартні газопаливні моделі для нагрівання теплоносія використовують енергію природного чи зрідженого газу. Коли паливо згоряє, утворюються вода та вуглекислий газ. Тепло, що звільняється, нагріває теплоносій в теплообміннику, змушуючи його циркулювати по системі. ККД такої системи сягає максимум 90%; решта 10% разом із продуктами згоряння вилітають через трубу, не приносячи жодної користі.
Конденсаційний котел є вдосконаленим продовженням класичної системи з такими доробками:
- Принциповою відмінністю є нагрівання теплоносія у два прийоми: у первинному та вторинному теплообміннику.
- Основне спалювання палива відбувається в первинному теплообміннику (він єдиний теплообмінник традиційних моделей). При цьому більшість виділеного тепла йде на нагрівання теплоносія системи.
- Газоподібні продукти згоряння надходять над димар, а вторинний теплообмінник. Тут вони нагрівають холодний теплоносій, а самі охолоджуються до 50-60 ° C з одночасною конденсацією води (вторинний теплообмінник часто називають конденсаційною камерою).
Робота котла поділена на два етапи:
- Спочатку вода з обратки підігрівається в конденсаційній камері. Тепло виникає під час конденсації пари (це побічний продукт процесу).
- Підготовлена (підігріта) вода нагрівається до робочої температури системи у первинному теплообміннику (як у стандартних моделях).
- Оскільки теплоносій потрапляє до основного теплообмінника вже теплим, витрата газу на його нагрівання знижується. Господарі одержують не тільки економію палива, а й зниження зносу конструкції котла.
- Щоб охолодити пару до точки роси, потрібно, щоб температура води була досить низькою. Чим нижча температура, тим ефективніше йде процес конденсації, тим вищий ККД системи.
Конденсаційний котел з двоетапним принципом роботи здатний отримувати додаткову енергію від топкових газів, використовуючи ті самі 10%, що відлітають у небо. Інженерне рішення дозволяє суттєво (до 98%) збільшити ККД.
Основні вузли системи та їх особливості
Принцип роботи газових конденсаційних котлів виглядає досить просто, але для його реалізації потрібна конструктивно ускладнена система. Вона включає такі елементи:
- Камера згоряння. Її робочими деталями служать пальник, система подачі газу та вентилятор.
- Первинний теплообмінник. У камері відбувається нагрівання теплоносія. Як правило, її роблять литою, щоб уникнути корозійного руйнування металу (вразливе місце – шви).
- Камера доохолодження. У ній відпрацьовані гази, що містять водяну пару, охолоджуються до 50-60°C.
- Конденсаційний теплообмінник. Водяна пара віддає енергію зворотній волі системи опалення та конденсується на стінках камери. Вода надходить у первинний теплообмінник, нагрівається до робочої температури та розподіляється за приміщеннями.
- Резервуар для збирання конденсату. Накопичений конденсат згодом утилізують.
- Димар, через який охолоджені продукти згоряння залишають систему.
- Насос, що підтримує примусову циркуляцію теплоносія у системі.
Конденсат, що накопичується в теплообміннику, містить суміш кислот і є досить агресивною рідиною. Тому для виготовлення подібних ємностей вибирають матеріали з корозійною стійкістю: нержавіючі сталі кислотостійких марок або силуміну (сплав алюмінію з кремнієм).
Особливу увагу приділяють пристрою димаря. Його також виготовляють із кислотостійких сплавів або пластику, а горизонтальні фрагменти розташовують під ухилом. Це потрібно для того, щоб конденсат, який частково утворюється і в димарі, не накопичувався в ньому, а повертався назад до камери.
Для ефективної та економної роботи системи важлива можливість її регулювання протягом доби. Регулювання виконується за допомогою газового пальника, робота якого організовується у таких режимах:
- Одноступеневий пальник. Вона підтримує одну задану температуру води; за допомогою автоматики її можна лише увімкнути-вимкнути.
- Двоступінчаста. Вона працює у двох режимах; один підтримує потужність казана на 40%, другий – на 100%. Перемикання між режимами також автоматизовано.
- Модульована. Вона гріє казан безперервно, але при цьому плавно підвищує або знижує потужність горіння. Пальник, що модулюється, обійдеться дорожче ступінчастої моделі, але зате ви зможете налаштувати режим роботи в діапазоні від 10 до 100% номінальної потужності. Більшість котлів, призначених для приватних будинків, обладнано пальником, що модулюється.
Плюси та мінуси обладнання
Знання пристрою та принципу роботи допомагає отримати уявлення про конденсаційний газовий казан; переваги та недоліки допоможуть зрозуміти, чи потребуєте ви такого агрегату. До сильних сторін належать такі плюси:
- Економія палива. Якщо порівнювати із традиційними моделями, вона досягає 15-20%.
- Економія на димарі. У газів, що залишають систему, низька температура, тому сталевий димар можна без побоювання замінити більш дешевим пластиковим аналогом.
- Екологічність системи. При роботі конденсаційного казана (з камерою згоряння закритого типу) кількість шкідливих викидів знижується на 60-70%.
- Збільшення терміну служби. Воно відбувається через зниження навантаження основні вузли устаткування. Якщо потрібні умови запуску конденсаційного теплообмінника не виконуються, котел продовжує працювати як модель конвекційного типу.
- Низький рівень шуму. Робота казана не впливає на комфорт життя в будинку.
Слабкими сторонами називають такі особливості пристрою:
- Необхідність утилізації конденсату. Конденсат має високий рН і його заборонено відводити в загальну каналізацію. У локальній каналізації (септиці) обмежень немає, але висока кислотність може занапастити корисні мікроорганізми. Конденсат нейтралізують у спеціальних установках (ємностях з крихтою вапняку чи мармуру).
- Специфіка роботи. Різниця між температурою в будинку та за його стінами не повинна перевищувати 20°C, тому реально зменшити витрати у багатьох регіонах можна лише у період міжсезоння.
- Ціна на конденсаційні моделі вища, ніж на класику, та й ремонт обійдеться дорожче.
Про неможливий ККД та доцільність покупки
Деякі виробники роблять некоректні заяви, вказуючи, що ККД конденсаційних опалювальних котлів досягає 107-111%. Такий маркетинг ґрунтується не на законах фізики, а на простій маніпуляції з цифрами. ККД, що перевищує 100%, виходить, якщо до ККД котла додати розмір економії від роботи конденсаційної камери.
Заяви про фізично неможливий ККД, очевидно, є спробою активізації збуту, утрудненого обмеження застосування котлів. Умови для конденсації водяної пари виникають не завжди, і використання обладнання у високотемпературних системах є недоцільним.
Хороші результати агрегат демонструє на низькотемпературних опалювальних системах (тепла підлога). Якщо контур радіаторний, то у багатьох випадках пристрій буде працювати як конвекційний аналог. Подібні обмеження значно зменшують попит на такі конструкції.
Висновок полягає в тому, що, якщо ви хочете, щоб конденсаційний котел функціонував з максимальною вигодою, його треба передбачити на стадії проектування житла, коли можливо закласти низькотемпературну систему теплої підлоги.
Якщо в будинку вже є високотемпературна радіаторна система опалення, то буде потрібно масштабна реконструкція. Бюджет ремонту буде солідним і навряд чи економічний ефект перекриє його найближчими роками.
Корисне відео
Види котлів типу установки
Конденсаційні газові котли, плюси та мінуси яких допомагають зробити правильний вибір, зручно класифікувати за типом установки. За цим параметром зустрічаються підлогові та настінні конструкції; камера згоряння може бути як відкритою, так і закритою. Підлогове обладнання має такі особливості:
- Його встановлюють на підлогу або спеціальну підставку, зроблену з негорючих матеріалів.
- Розташування на підлозі знімає обмеження за вагою та потужністю. Одночасно пристрій займає багато місця (у тому числі і за рахунок обв'язування).
- Насос та інше обладнання монтується окремо. Тому для монтажу котла підлоги доведеться виділити технічне приміщення.
- Підлогові конденсаційні котли мають простішу конструкцію, проте монтаж ускладнений (якщо порівнювати з настінними аналогами).
- У моделей для підлоги, як правило, один нагрівальний контур. Вони використовують для організації опалення великих об'єктів комерційного чи промислового призначення.
Настінні конструкції пропонують такі умови експлуатації:
- Для встановлення необхідні міцні несучі стіни.
- Настінні прилади компактніші; вони обмежені вагою та потужністю. Потужність середньої настінної моделі вбирається у 45-50 кВт, важить вона трохи більше 50 кг.
- Виробники випускають моделі з одним або двома контурами, що підходять для використання у приватному житлі.
- Пристрій безпечний в експлуатації; контроль забезпечується кількома рівнями захисту.
- Є можливість встановлення кількох котлів у каскад (до 10-16 штук) для збільшення потужності (не для всіх моделей).
Корисне відео
Види котлів за кількістю нагрівальних контурів
Конденсаційні газові котли, принцип роботи та конструкція яких створювалися на базі традиційних моделей, поділяються на два види за кількістю нагрівальних контурів. Особливості одноконтурних приладів виглядають так:
- Вони призначені лише для обігріву приміщень.
- Одноконтурники здатні виробляти воду для ГВП. До більшості казанів можна підключити зовнішній бойлер непрямого нагріву; накопичувальний резервуар підбирають з урахуванням потреб у гарячій воді. Бойлер підтримуватиме потрібну температуру, в будинку завжди буде гаряча вода, що не впливатиме на систему опалення.
Двоконтурні казани забезпечують як опалення житла, так і гаряче водопостачання. У моделях останнього покоління ці процеси синхронізовані та не заважають один одному. Однак достатньо котлів, функціонування яких налаштоване на пріоритет ГВП. Тобто якщо ви вирішили прийняти душ або помити посуд, в момент відкривання крана з гарячою водою автоматика припиняє підігрів теплоносія в опалювальній системі.
Також двоконтурні агрегати вирізняються досить низькою продуктивністю гарячої води для побутових потреб. Якщо в будинку є кілька точок водорозбору, то при одночасному їх використанні температура води почне падати. Таку особливість важко назвати комфортною.
Корисне відео
Висновок
У деяких європейських країнах більше половини опалювальних котлів, встановлених у приватних будинках, є конденсаційними, проте на російському ринку вони поширені значно менше.
Конденсаційні котли використовують приховану теплоту конденсації, тобто теплову енергію, яка у звичайних пристроях просто вилітає в трубу. Тому конструкція агрегатів включає додатковий теплообмінник, де продукти горіння віддають тепло теплоносія. Рішення значно збільшує ККД котла, що дозволяє скоротити витрати газу на 10%.
Системи конвекційної дії розрізняються за типом установки (настінні, підлогові) та за кількістю нагрівальних контурів (одно- та двоконтурні). Комбінація цих параметрів впливає експлуатаційні характеристики, що треба враховувати під час виборів відповідної моделі.
