Газовые конденсационные котлы: мифы и реальность

Дата публикации:16.04.2021

Газовые котлы — наиболее популярный вид теплогенераторов, так как они используют дешевый и доступный энергоноситель. Если рядом проходит газовая магистраль, то альтернативы газовому тепловому оборудованию нет. Существует множество моделей газовых котлов, но следи них конденсационные котлы занимают особое место — они имеют КПД больше 100%.

Принцип действия

Сравнение работы конденсационного котла с принципом действия традиционных моделей позволит наглядно понять разницу.

Продукты сгорания в обычном газовом котле, проходя через теплообменник, отдают большую часть своей тепловой энергии теплоносителю. После этого они поступают в дымоход и удаляются в атмосферу. Отходящие газы содержат в своем составе водяной пар и часть неизрасходованной тепловой энергии, которая утрачивается безвозвратно. Таким образом, традиционный котел имеет некоторый запас энергии и энергетический потенциал в виде пара.

Конденсационный котел работает так, что скрытый резерв используется максимально полно за счет энергии, которая образуется в результате конденсации пара, содержащегося в продуктах сгорания. Следует отметить, что в обычном газовом теплогенераторе конденсат считается негативным явлением, а в конденсационном — служит источником дополнительной энергии. Процесс конденсации влаги происходит в специальном теплообменнике с увеличенной рабочей площадью, который отдает дополнительную энергию теплоносителю

Принцип действия конденсационного котла фото

КПД более 100% — это не ошибка

КПД обычного газового котла не превышает 92-95%, и это считается отличным показателем. Конденсационные котлы имеют КПД, равное 108-109%, причем не нарушая законов физики и здравого смысла. Как известно, коэффициент полезного действия — это безразмерная величина, которая характеризует эффективность теплогенератора и вычисляется путем деления потребляемого количества энергоносителя к полученному количеству энергии. Таким образом, при КПД 100% котел должен отдавать энергии больше, чем потреблять. А как же закон сохранения энергии — ведь энергия не может браться ниоткуда?

Этот кажущийся парадокс объясняется просто. Для этого следует вспомнить о понятиях:

Высшая теплота сгорания — это количество тепловой энергии, которая получена при сжигании топлива, в том числе высвобожденная в процессе конденсации пара.
Низшая теплота сгорания характеризует количество энергии в результате сжигания топлива, но без учета энергии конденсации.

Долгое время при физических расчетах пользовались только низшей теплотой сгорания, что не давало полного представления о реальном КПД, а полученные результаты таких вычислений носили сравнительный характер. При определении КПД конденсационных котлов основываются на высшей теплоте сгорания, поэтому величина превышает 100%.

Преимущества и недостатки

Достоинства конденсационных котлов не ограничиваются высокой энергоэффективностью:

снижение вредных выбросов в атмосферу до 70% достигается за счет того, что большая часть диоксида углерода и оксидов азота переходит в конденсат;
экономия топлива достигает 30% по сравнению с конвекционными котлами;
более компактные габариты по сравнению с традиционными моделями при одинаковой мощности;
низкая температура продуктов сгорания, которая в дымоходе равна около 40℃;
возможность каскадного подключения;
могут использоваться как для отопительных радиаторов, так и для системы теплый пол;
полностью автоматизированная и автономная работа.

Основной недостаток газовых конденсационных котлов — это относительно высокая стоимость. Кроме этого, возникают технические проблемы, связанные с утилизацией конденсата. При использовании в высокотемпературных отопительных системах эффективность агрегата снижается из-за невозможности перехода в конденсационный режим.

Учитывая эти факторы и значительные первоначальные затраты, с экономической точки зрения установка конденсационных газовых котлов оправдана, и вложенные средства быстро окупаются. В Европе этот тип оборудования используется массово, а в некоторых странах установка других котлов запрещена на законодательном уровне. Это связано с заботой правительства об экологии и стремлении рационально использовать дефицитные ресурсы.

Преимущества и недостатки конденсационных котлов фото

Особенности конструкции

Принципиально исполнение конденсационных котлов не отличается от традиционных моделей. В большинстве случаев, они предусматривают настенное крепление, а более мощное оборудование для отопления производственных или офисных помещений устанавливается на полу котельной.

Основное отличие конденсационных газовых котлов от традиционных заключается в конструкции теплообменника и материалов, которые применяются для его изготовления. Теплообменник может принимать сложную конфигурацию с использованием труб с оребрением для увеличения площади теплообмена и повышения эффективности оборудования. Сталь и чугун — неподходящие материалы для конденсационного котла, так как они не выдержат агрессивного воздействия кислой среды водяного конденсата, поэтому используется нержавеющая сталь или силумин.

Обязательный элемент конденсационного котла — вентилятор, который устанавливается перед горелкой. С его помощью происходит всасывание газа из магистрали, смешивание его с воздухом для получения горючей смеси, которая направляется в горелку.

Удаление продуктов сгорания осуществляется с помощью коаксиального дымохода из термостойкого пластика. Насос находится под управлением электроники, что позволяет оптимизировать расход энергоносителя, регулировать мощность, рационально использовать электроэнергию и снизить уровень шума работающей отопительной системы.

Особенности эксплуатации

Работу отопительного котла нельзя рассматривать в отрыве от условий его эксплуатации. Эффективность теплогенератора во многом зависит от параметров отопительной системы. В случае использования энергии конденсации пара считается, чем ниже температура теплоносителя, тем больше потенциал получения дополнительной энергии и, соответственно, выше КПД устройства.

При проектировании системы отопления, в которой генерация тепла осуществляется с помощью конденсационного котла, ставят ограничение — температура воды в обратном контуре не должна превышать 35-37°С. Это условие должно сохраняться постоянно, какой бы ни была наружная температура, чтобы котел эффективно работал в режиме конденсации. Такой режим характерен для системы теплый пол и низкотемпературном панельном отоплении, поэтому энергия конденсации в них используется постоянно в течение всего периода отопления.

В случае интеграции газового конденсационного котла в действующую систему отопления эффект от конденсации будет достигнут, то есть новое оборудование в любом случае будет превосходить старое по основным параметрам. В российских условиях около 10% продолжительности отопительного периода приходится на холодные дни, поэтому 90% времени использования котла работа в режиме конденсации возможна.

Как и обычные газовые теплогенераторы, конденсационные котлы бывают одно- и двухконтурными, то есть имеется возможность организации ГВС.

Особенности эксплуатации конденсационных котлов фото

Мифология конденсационных котлов

Миф №1. Высокая стоимость

Сравнение цены напольных и настенных моделей конденсационных котлов приводит к получению ошибочного результата, так как обращать внимание только на этот признак некорректно. Мощность настенных агрегатов конденсационного типа может достигать 120 кВт, а обычные настенные модели обеспечивают максимум 35 кВт. Сравнивать стоимость оборудования нужно при равных показателях мощности.

Миф №2. КПД выше 100% быть не может

Недоумение многих пользователей вызывает значение коэффициента полезного действия, превышающее 100%. Безусловно, реальное КПД конденсационных теплогенераторов меньше 100%, но как мы отмечали выше, исторически сложилось так, что расчет КПД ведут по низшей теплоте сгорания. Таким образом КПД конденсационного котла будет складываться из полностью использованной низшей теплоты сгорания — это 100%, и теплоты конденсации, которая составляет порядка 7-9 %, что в сумме дает 107-109%.

Миф №3. Проблемы с конденсатом

Ходят слухи, что конденсат — большая проблема в конденсационных котлах. Причем сам факт его появления уже сам по себе становится причиной страхов. Следует не забывать, что работа традиционных газовых котлов тоже сопровождается выделением конденсата, и этот факт никого не пугает, так как для его удаления предусмотрены все меры. Да, конденсат образуется, но не в устрашающих количествах, а производители разрабатывают системы, которые эффективно его нейтрализуют и утилизируют.

Миф №4. Сложная конструкция дымохода

Все новое обрастает домыслами и слухами — так родился миф, что для конденсационного котла нужен особый дымоход из каких-то суперматериалов, которые обладает устойчивостью к воздействию кислой среды. На самом деле все намного прозаичнее, так как конструкция дымохода не значительно отличается от агрегатов с закрытой камерой горения.

Конструкция конденсационного газового котла позволяет осуществлять подключение к коаксиальному дымоходу, двухтрубной системе и дымовой трубе. Эту возможность дает принудительная система удаления продуктов сгорания, которая не требует постройки дымохода, а подключается к имеющейся системе.