Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Правила монтажа конденсационного котла и частые ошибки при монтаже

Монтаж конденсационного котла необходимо выполнять с учётом следующих правил и требований:

рекомендуется выбирать хорошо вентилируемое помещение для установки котла, отвечающее всем требованиям пожарной безопасности: высота потолков не менее 2,2 м, объём помещения – от 7,5 м3, площадь вентиляционного окна 0,025 м2; расположение котла должно быть строго вертикальным; перед выполнением крепления, важно разметить место для установки, чтобы подвести необходимые коммуникации заранее и продумать этапы установки; крепить котёл нужно на специальный каркас, который имеется в комплекте поставки (только для высшего класса оборудования), либо на монтажную планку; дымоход должен быть изготовлен из термостойкого пластика или коррозионностойкой стали; горизонтальная часть дымохода от котла должна идти с небольшим наклоном в сторону помещения; организовать отвод конденсата можно следующими способами: в централизованную канализационную систему или в отдельную ёмкость с последующей утилизацией. Подключение конденсационного котла без наличия опыта проведения подобных работ может привести к следующим ошибкам:

Подключение конденсационного котла без наличия опыта проведения подобных работ может привести к следующим ошибкам:

1. Отвод конденсата выполнен за пределы отапливаемого пространства. В холодный период года это может быть чревато образованием ледяной пробки в трубке, в результате чего возрастёт вероятность выхода из строя котла.
2. Отвод конденсата выполняется в непредназначенную для этих целей ёмкость или вовсе не организован. Это является большой ошибкой, так как в конденсате могут содержаться токсичные или едкие вещества, требующие специальной утилизации.
3. Конструкция касается нагреваемой частью легко воспламеняемых или горючих веществ, что приводит к нарушению правил противопожарной безопасности.
4. Подключение газа выполнено без применения специальных герметизирующих прокладок, не установлены газовые фильтры. Последствия могут быть следующими: утечка газа либо засорение горелки внутри камеры сгорания соответственно. Эксплуатация при таких ошибках запрещена, так как повышается уровень взрывоопасности в помещении.
5. Не соблюдён угол наклона котла, который указан в требованиях по установке производителем. Это приведёт к нарушению режимов конденсации и циркуляции, может вызвать повышенный расход газа или снижение мощности нагрева.
6. Установка газового счётчика, который не соответствует мощностным характеристикам котла. В таких случаях либо будет недостаточным поток газа, либо выйдет из строя сам счётчик с вероятностью утечек.

Сравнение конвекционных и конденсаторных котлов

В конденсационном агрегате используется не только энергия, выделяемая при сжигании газа, но и та теплота, которая образуется при образовании пара в продуктах сгорания газа. Конструктивно отличается от конвекционного наличием еще одного дополнительного теплообменника — экономайзера, устанавливаемого на выходе отработанных газовых продуктов. По сути он является первичным, так как после нагрева в нем теплоноситель попадает в основной теплообменник.

Устройство конденсационного котла

Для образования конденсата нужно добиться охлаждения пара, который образуется в результате продуктов сгорания газа ниже точки росы — 56 градусов при использовании магистрального газа. Необходимость подачи остывшей обратной воды позволяет расширить отопительную систему, например, можно сделать теплые полы, что невозможно осуществить, имея конвекционный котел.

Необходимость получения на выходе пониженной температуры требует установку радиаторов с повышенной теплоотдачей, например, алюминиевые и биметаллические, которые являются достаточно дорогими. С чугунными батареями эффективной работы добиться будет невозможно.

У обычных котлов температура продуктов сгорания достаточно высокая и поэтому конденсат практически не образуется. Энергия частично тратится впустую, но при этом не подвергаются агрессивному воздействию детали агрегата и сам дымоход.

Конденсаторный котел выпускается только с закрытой камерой сгорания в отличие от конвекционного, который бывает как с закрытой, так и открытой, в зависимости от модели. Закрытая камера является наиболее безопасной. Она оборудуется вентилятором, при помощи которого воздух поступает в топку, избыточное давление само выталкивает отработанные газы через коаксиальный канал.

Таким образом, продукты сгорания не попадают в помещение, где работает котел. Если котел имеет мощность менее 30 кВт, канал можно обустроить в стене, с более высокой мощностью его необходимо смонтировать выше уровня крыши.

Дымоход выведен на крышу

Дополнительная теплота является залогом высокой эффективности (более 100 процентов) конденсационных котлов. Несмотря на высокую стоимость в сравнении с конвекционными, примерно в два раза, такие устройства более эффективны, имеют КПД в полтора раза выше конвекционных за счет пониженного потребления газа и окупаются в течение 3-х лет. Высокая стоимость таких котлов обусловлена применением материалов из нержавеющей стали, устойчивой к агрессивной среде, и технологий, позволяющих сварить ее.

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 БугаевТехнический 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?

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 CH4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO2), вода (H2O) 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%.

В Украине плохой выбор котлов

Практически все ведущие производители котлов, продукция которых продается в Украине, имеют в своем ассортименте конденсационные модели. Из техники более высокого класса, представленной на отечественном рынке, следует отметить голландские котлы Rendamax, немецкие Viessmann, Buderus, Vaillant, Junkers и Wolf, французские De Dietrich, а также итальянские Baxi и Ariston.

Технику среднего класса представляют многочисленные восточноевропейские производители, среди которых наиболее заметны Protherm (чешский филиал французского концерна Saunier Duval), а также итальянские компании Immergas и Ferroli.

Преимущества и недостатки газовых котлов

газовых котлахИБП для газового котла необходим.

Но, как и другие отопительные средства, так и газовые котлы располагают своими плюсами и минусами, которые при выборе этого агрегата непременно стоит учитывать во внимание. В этой статье мы рассмотрим, какие существуют преимущества и недостатки газовых котлов. Логично будет начать с достоинства этого средства отопления, ведь с ними трудно поспорить, и поэтому многие останавливаются на выборе именно газовых котлов

Итак, преимущества газовых котов следующие:

Логично будет начать с достоинства этого средства отопления, ведь с ними трудно поспорить, и поэтому многие останавливаются на выборе именно газовых котлов. Итак, преимущества газовых котов следующие:

• коэффициент полезного действия газового котла очень высокий, и учитывая низкую стоимость газа, этот аппарат вырабатывает куда больше энергии, чем ее поглощает;
• благодаря этому, газовый котел способен хорошо обогревать довольно-таки большие помещения, чем другие отопительные средства не всегда могут «похвастаться»;
• вам не надо ломать голову над местом, где будет хранится топливо, а также эксплуатация и ремонт газовых котлов тоже сравнительно простые;
• несомненным преимуществом газовых котлов является то, что они могут прослужить многие годы, так, газовый котел из чугуна может прослужить вам полвека, а котел из стали – лет 15 минимум.

недостаткам газовых котлов:

• для установки и эксплуатации газового котла вам необходимо получить определенный документ в государственной службе, которая позволит вам это сделать;
• если случаются какие-то сбои в газовой трубе, то газовый котел может на это чувствительно прореагировать, например, он может закоптится;
• если у вас большой дом (более ста квадратов), то нецелесообразно использовать газовый котел, экономически это вряд ли будет очень выгодно;
• нужно внимательно следить, чтобы, не дай Бог, не случилось газовой утечки, ведь безопасность, — важнее всего.

Принцип работы конденсационных котлов

Теперь перейдем к рассмотрению использования тепловой энергии, образующейся при горении топлива. Цепочку преобразований энергии в котле условно можно выразить в следующем виде:

Горение ? Выход энергии ? Использование энергии

? На первом этапе получаемое тепло можно разделить на три части:

1. Излучение;
2. Нагрев продуктов сгорания;
3. Испарение воды, находящейся в продуктах сгорания.

? На втором этапе, соответственно:

1. Нагрев теплоносителя;
2. Потери через корпус котла;
3. Потери с уходящими газами.

Главная цель котлового агрегата — обеспечить максимальное получение тепла на первом этапе (качество горения) и передачу его теплоносителю (сокращение потерь).

Основная идея «конденсационные котлы принцип работы» в том, что теплота, расходующаяся на испарение воды на первом этапе, с точки зрения дальнейшего использования, принципиально отличается от излучения и нагрева продуктов сгорания. Дело в том, что нагрев теплоносителя с помощью излучения или контакта с разогретыми газами происходит в любом случае, пусть и с разной эффективностью. В то же время, чтобы использовать энергию, заключенную в водяном паре, необходимо обеспечить условия, при которых произойдет фазовый переход: переход из пара в жидкость (конденсат). Происходит это при охлаждении пара до так называемой точки росы, которая для метана при нормальных условиях примерно равна 55 °C.

В силу того, что в продуктах сгорания содержится определенное количество оксидов азота и серы, при выпадении конденсата они вступают в реакцию с образованием соответствующих кислот. Кроме того, при определенных условиях, может образоваться угольная кислота как продукт реакции углекислого газа и воды. Но данная кислота достаточно неустойчива и в атмосфере быстро распадается.

Соответственно, используются два термина для энергии, получаемой при горении:

• Высшая теплота сгорания (Qs) — полная тепловая энергия.
• Низшая теплота сгорания (Qi) — полная тепловая энергия за вычетом энергии заключенной в водяном паре.

Эффективность конденсационного котла

В соответствии с описанным выше вводится понятие КПД — коэффициента полезного действия котла как отношения тепла, переданного теплоносителю, к теплоте сгорания топлива. При чем обычно, если не указано обратного, используется именно низшая теплота сгорания, то есть без учета энергии конденсации пара.

Вообще говоря, любой котел можно поставить в условия, когда он начнет работать в конденсационном режиме — достаточно, чтобы температура теплоносителя была ниже определенной величины. Но оборудование, не предназначенное для такой работы крайне чувствительно к кислотному составу конденсата и быстро выходит из строя. Поэтому в документации к неконденсационным котлам обычно приводится ограничение температуры обратного теплоносителя “не ниже 60 °C”. Исключение составляют чугунные котлы некоторых производителей, где за счет толщины металла даже при низких температурах теплоносителя дымовые газы не остывают до точки росы. Впрочем, данных фактор сильно сказывается на эффективности таких котлов.

Для повышения коэффициента полезного действия нужно предпринимать действия в нескольких связанных направлениях:

1. Повышение качества горения.
2. Снижение тепловых потерь с уходящими газами.
3. Повышение количества тепла, передаваемого теплоносителю.
4. Снижение тепловых потерь через корпус котла.

Мероприятия, связанные с последним пунктом достаточно очевидны — тепловая изоляция корпуса и отдельных элементов, так что отдельно мы его рассматривать не будем.

В решении задач, связанных с первым и вторым пунктами большую роль играет конструкция горелочных устройств.

За повышение количества передаваемого теплоносителю тепла отвечает, в первую очередь, конструктив теплообменника котла.

Теперь рассмотрим основные конструктивные особенности котлов, позволяющие им работать в режимах с выпадением конденсата и направленные на повышение эффективности.

Утилизация конденсата в септик

Довольно часто мои заказчики (я занимаюсь монтажом систем отопления) спрашивают: можно ли конденсат сливать в септик? В интернете всякого начитались или другие монтажники им страсти рассказали и теперь вообще непонятно куда конденсат сливать.

Знаете, я 20 лет работаю на стройке и понял одно: надо стараться подальше держаться от людей, которые всё знают. Именно те, кто говорит, что он суперпрофессионал и всё знает, больше всего косячит. По крайней мере, я именно с таким сталкиваюсь.

У меня подход простой: зачем мне всё знать, если на каждое оборудование есть инструкция по его применению? Если у вас вопрос по конденсату, то скорее всего, об этом написано в инструкции к котлу производителя. У меня котёл Висман, открываю инструкцию к нему и читаю:

Во время режима отопления в конденсационном котле и в дымоходе образуется конденсат со значением pH между 4 и 5. Конденсат должен быть отведён согласно предписаниям.

В инструкции DWA-A 251 “Конденсат из конденсационных котлов”, на основании которой составляются, как правило, местные постановления об очистке сточных вод, определены условия для отвода конденсата из конденсационных котлов в местную канализационную сеть.

Если заглянуть в эту немецкую инструкцию DWA-A 251 и перевести, то там написано: конденсаты из систем сжигания природного газа мощностью до 200 кВт обычно достаточно нейтрализуются путём смешивания с бытовыми сточными водами.

Допустим, что я не верю немцам или не умею пользоваться интернетом и переводчиком, как мне решить, можно в канализацию конденсат сливать или нет? В инструкции к котлу указано, что кислотность конденсата pH находится между 4 и 5. Например, у томатного сока кислотность — 4,1. pH пива — 4,5, а у чёрного кофе pH равен 5.

Что будет с септиком, если в него налить кофе или томатный сок? Наверное, ничего с ним не случится.

У меня больше года конденсат сливается в септик и проблем я не заметил.

Какую фирму выбрать?

Лидеры на российском рынке газового оборудования:

1. Vaillant (Германия). Выпускает котлы как с открытой, так и закрытой камерой сгорания; конденсационные и конвекционные. Агрегаты работают на природном и сжиженном газе, управляются интеллектуальной автоматикой. Недостатки — высокая стоимость и дорогое сервисное обслуживание.
2. Buderus (Германия). Производит котлы с высоким КПД (95-109 %) и теплообменниками из чугуна. Агрегатами просто управлять. Недостатки — энергозависимость.
3. Viessmann (Германия). Большое разнообразие моделей с КПД 93-105 %. Оборудование экологично и работает бесшумно. Недостатки — высокая цена и дорогой сервис.
4. Ariston (Италия). В ассортименте представлены модели с электронным и ручным управлением. Теплообменники изготовлены из меди. Недостаток — шум при работе котлов.
5. BAXI (Италия — Россия). Огромный выбор моделей. Котлы в режиме отопления поддерживают функцию «тёплые полы». Недостаток — автоматика чувствительна к качеству электроснабжения.
6. Navien (Южная Корея). Модели адаптированы для России. Есть котлы с русскоязычным меню. Стоят дешевле европейских аналогов. Недостаток — недолговечные пульты ДУ.
7. Лемакс (Россия). Простые модели с защитой от накипи и коррозии. Для управления горелками используется итальянская автоматика. Демократичная цена и доступное сервисное обслуживание. Недостаток — минимум функциональности.

Образование конденсата

Полученный конденсат уже не является чистой H20, а представляет собой смесь из различных неорганических кислот с относительно невысокой концентрацией. Однако из-за постоянного повышения температуры внутренних узлов его относят к агрессивным составам. Чтобы предотвратить развитие деформации из-за воздействия конденсатов, конструкции котлов изготовляют из кислотостойких материалов. В их качестве может использоваться:

• нержавеющая сталь;
• симулин (алюминиево-кремниевый сплав).

Конденсация пара должна происходить только во вторичном теплообменнике. Если она пойдет дальше, в дымоход, это снизит тепловой потенциал установки, а также негативно повлияет на материал трубы. Из-за этого для производства дымоходов тоже принято использовать нержавейку или пластик, а отдельные горизонтальные узлы помещают под небольшим углом, чтобы конденсат сливался обратно в котел, а не выходил наружу

Важно понимать, что газы, которые выходят из конденсатника, остужены до невероятно низких температур, а все, что не перешло в состояние конденсации в котле, начнет конденсироваться непосредственно в дымоходе

В разную пору года и суток от котловой установки требуется определенный объем тепла, который регулируется горелкой. Этот элемент может быть как модулируемый, поддерживающий плавное изменение мощности, так и немоделируемый, у которого показатели мощности фиксированы в определенном диапазоне. Последний вариант подразумевает регулировку частоты включения горелки исходя из предпочтений хозяина. Однако в современных котлах для жилых помещений задействуются моделируемые горелки.

Получив общее представление об кондиционных котлах отопления, принципе их действия, а также типах горелок, можно более серьезно подходить к вопросу приобретения системы и последующего монтажа. Но в большинстве случаев базовой информации не хватает, чтобы убедиться, что предстоящий выбор оправдает себя. Поэтому многие люди желают подробно изучить основные преимущества и недостатки конденсационных котлов.

Особенности работы

Что такое конвекционный котел — это традиционное устройство с открытой, реже с закрытой камерой сгорания, состоящее из одного теплообменника, газовой горелки и автоматики, которая регулирует подачу газа. Когда газ поступил в систему, при помощи пьезорозжига или электророзжига (в зависимости от модели) зажигается запальная горелка, горящая постоянно.

От нее поджигается основная горелка, греющая теплоноситель до температуры, установленной термостатом. После этого автоматика отключает основную горелку. Когда температура понижается, срабатывает термопара, открывается клапан, разрешающий подачу газа. Такие процессы происходят в котле циклически.

Конвекционные агрегаты разделяются на одноконтурные, которые предназначены только для отопления, для нагрева воды требуется установка дополнительного оборудования, и двухконтурные. Последние предназначены как для отопления , так и для получения горячей воды. На летний период отключается режим отопления, котел используется только как водонагреватель.

При сгорании топлива происходит образование пара, который отводится через дымоход. Дымоход должен выполняться из материалов, устойчивых к коррозии, и именно поэтому он не должен быть сделан из кирпича, неустойчивого к агрессивной среде. Такой дымоход должен обшиваться либо нержавеющей сталью, либо кислотоустойчивой плиткой.

Дымоход котла выполнен из стали

При монтаже агрегата требуется проектирование системы отопления с учетом того, чтобы на выходе температура продуктов сгорания была от 58 градусов. Это требование необходимо для того, чтобы на поверхностях камеры сгорания, теплообменника и дымохода не образовывался агрессивный конденсат, который разрушает поверхности этих устройств и приводит к выходу из строя сам агрегат.

Но именно по причине этого условия и теряется значительная часть мощности, около 20 процентов ее улетает в трубу. Если вы решили установить конвекционный газовый котел, значит, вы должны понимать, что часть ваших денег будет улетучиваться в воздух.

Принцип работы

Функционирование агрегата проходит в два этапа:

• обратный поток теплоносителя поступает в конденсационную камеру. Она является теплообменником, в котором энергия от оседающего водяного пара из дымовых газов передается ОВ (отопительной воде). От этого температура теплоносителя немного повышается, что позволяет сделать режим нагрева газовой горелки более экономичным и мягким;
• из конденсационной камеры ОВ поступает в первичный теплообменник и далее весь процесс происходит по обычной традиционной методике. Получая полноценный нагрев, жидкость поступает во вторичный теплообменник, отдавая часть энергии на подготовку ГВС. Затем она поступает в отопительный контур или систему теплого пола.

Для эффективной работы теплового контура радиаторного типа надо, чтобы температура обратки не была выше, чем степень нагрева теплообменника конденсационной камеры, иначе работа первой ступени станет невозможна.

ВАЖНО!

В условиях России обеспечить такие условия невозможно физически, поэтому остается только использовать конденсационные модели для питания контуров теплого пола. Подобное ограничение ставит под вопрос целесообразность использования этих агрегатов в неподходящих условиях, так как разница в стоимости уничтожает всю выгоду от экономии топлива.