Конденсационный газовый котел принцип работы: виды, какой лучше, плюсы и минусы, цены и где можно купить?

Содержание

принцип работы и особенности конструкции © Геостарт

Рубрика: Ремонт и инженерка

Отопительные системы для загородных домов отличаются принципами функционирования, и, соответственно, подбором оборудования. Среди газовых, электрических и твердотопливных теплогенераторов конденсационный газовый котел выгодно отличается энергосберегающим эффектом и прочими характеристиками. Разбираемся, какими особенностями он обладает, какие модели представлены на рынке, на какие их свойства следует обращать внимание.

Какой принцип лежит в основе работы

Стандартные газотопливные модели для нагрева теплоносителя используют энергию природного или сжиженного газа. Когда топливо сгорает, образуются вода и углекислый газ. Освобождающееся тепло нагревает теплоноситель в теплообменнике, заставляя его циркулировать по системе. КПД такой системы достигает максимум 90%; остальные 10% вместе с продуктами сгорания вылетают через трубу, не принося никакой пользы.

Конденсационный котел является усовершенствованным продолжением классической системы со следующими доработками:

Принципиальным отличием является нагревание теплоносителя в два приема: в первичном и вторичном теплообменнике.
Основное сжигание топлива происходит в первичном теплообменнике (он же единственный теплообменник традиционных моделей). При этом большая часть выделенного тепла уходит на нагрев теплоносителя системы.
Газообразные продукты сгорания поступают не в дымоход, а во вторичный теплообменник. Здесь они нагревают холодный теплоноситель, а сами охлаждаются до 50-60°C с одновременной конденсацией воды (вторичный теплообменник часто называют конденсационной камерой).

Работа котла разделена на два этапа:

Сначала вода из обратки подогревается в конденсационной камере. Тепло появляется во время конденсации пара (это побочный продукт процесса).
Подготовленная (подогретая) вода нагревается до рабочей температуры системы в первичном теплообменнике (как в стандартных моделях).
Так как теплоноситель попадает в основной теплообменник уже теплым, расход газа на его нагрев снижается. Хозяева получают не только экономию топлива, но и снижение износа конструкции котла.
Чтобы охладить пар до точки росы, нужно, чтобы температура воды в обратке была достаточно низкой. Чем ниже температура, тем эффективнее идет процесс конденсации, тем выше КПД системы.

Конденсационный котел с двухэтапным принципом работы способен извлекать дополнительную энергию от топочных газов, используя те самые 10%, улетающих в небо. Инженерное решение позволяет существенно (до 98%) увеличить КПД.

Основные узлы системы и их особенности

Принцип работы конденсационных газовых котлов выглядит достаточно просто, но для его реализации требуется конструктивно усложненная система. Она включает следующие элементы:

Камера сгорания. Ее рабочими деталями служат горелка, система подачи газа и вентилятор.
Первичный теплообменник. В камере происходит нагрев теплоносителя. Как правило, ее делают литой, чтобы избежать коррозийного разрушения металла (уязвимое место – швы).
Камера доохлаждения. В ней отработанные газы, содержащие водяной пар, охлаждаются до 50-60°C.
Конденсационный теплообменник. Водяной пар отдает энергию обратной воле системы отопления и конденсируется на стенках камеры. Вода поступает в первичный теплообменник, нагревается до рабочей температуры и распределяется по помещениям.
Резервуар для сбора конденсата. Накопившийся конденсат впоследствии утилизируют.

Дымоход, через который охлажденные продукты сгорания покидают систему.
Насос, поддерживающий принудительную циркуляцию теплоносителя в системе.

Конденсат, скапливающийся в теплообменнике, содержит смесь кислот и является достаточно агрессивной жидкостью. Поэтому для изготовления подобных емкостей выбирают материалы с коррозийной устойчивостью: нержавеющие стали кислотостойких марок или силумин (сплав алюминия с кремнием).

Особое внимание уделяют устройству дымохода. Его также изготавливают из кислотостойких сплавов или пластика, а горизонтальные фрагменты располагают под уклоном. Это нужно для того, чтобы конденсат, который частично образуется и в дымоходе, не скапливался в нем, а возвращался обратно в камеру.

Для эффективной и экономной работы системы важна возможность ее регулировки в течение суток. Регулировка выполняется при помощи газовой горелки, работа которой организовывается в следующих режимах:

Одноступенчатая горелка. Она поддерживает одну заданную температуру воды; с помощью автоматики ее можно только включить-выключить.
Двухступенчатая. Она работает в двух режимах; один поддерживает мощность котла на 40%, второй – на 100%. Переключение между режимами также автоматизировано.

Модулируемая. Она греет котел непрерывно, но при этом плавно повышает или понижает мощность горения. Модулируемая горелка обойдется дороже ступенчатой модели, но зато вы сможете настроить режим работы в диапазоне от 10 до 100% номинальной мощности. Большинство котлов, предназначенных для частных домов, оборудовано модулируемой горелкой.

Плюсы и минусы оборудования

Знание устройства и принципа работы помогает получить представление о конденсационном газовом котле; преимущества и недостатки помогут понять, нуждаетесь ли вы в подобном агрегате. К сильным сторонам относятся следующие плюсы:

Экономия на топливе. Если сравнивать с традиционными моделями, она достигает 15-20%.
Экономия на дымоходе. У покидающих систему газов низкая температура, поэтому стальной дымоход можно без опаски заменить более дешевым пластиковым аналогом.
Экологичность системы. При работе конденсационного котла (с камерой сгорания закрытого типа) количество вредных выбросов снижается на 60-70%.

Увеличение срока службы. Оно происходит из-за снижения нагрузки на основные узлы оборудования. Если необходимые условия запуска конденсационного теплообменника не выполняются, котел продолжает работать как модель конвекционного типа.
Низкий уровень шума. Работа котла не влияет на комфорт жизни в доме.

Слабыми сторонами называют следующие особенности устройства:

Необходимость утилизации конденсата. Конденсат имеет высокий рН, и его запрещено отводить в общую канализацию. В локальной канализации (септике) ограничений нет, но высокая кислотность может погубить полезные микроорганизмы. Конденсат нейтрализуют в специальных установках (емкостях с крошкой известняка или мрамора).
Специфика работы. Разница между температурой в доме и за его стенами не должна превышать 20°C, поэтому реально уменьшить затраты во многих регионах можно только в период межсезонья.
Цена на конденсационные модели выше, чем на классику, да и ремонт обойдется дороже.

О невозможном КПД и целесообразности покупки

Некоторые производители делают некорректные заявления, указывая, что КПД конденсационных котлов отопления достигает 107-111%.

Такой маркетинг основывается не на законах физики, а на простой манипуляции с цифрами. КПД, превышающий 100%, получается, если к КПД котла прибавить размер экономии от работы конденсационной камеры.

Заявления о физически невозможном КПД, очевидно, являются попыткой активизации сбыта, затрудненного ограничениями применения котлов. Условия для конденсации водяного пара возникают не всегда, и использование оборудования в высокотемпературных системах нецелесообразно.

Хорошие результаты агрегат демонстрирует на низкотемпературных отопительных системах (теплый пол). Если же контур радиаторный, то во многих случаях устройство будет работать как конвекционный аналог. Подобные ограничения значительно уменьшают спрос на подобные конструкции.

Вывод состоит в том, что, если вы хотите, чтобы конденсационный котел функционировал с максимальной выгодой, то его надо предусмотреть на стадии проектирования жилья, когда возможно заложить низкотемпературную систему теплых полов.

Если в доме уже имеется высокотемпературная радиаторная система отопления, то потребуется масштабная реконструкция. Бюджет ремонта будет солидным, и вряд ли экономический эффект перекроет его в ближайшие годы.

Виды котлов по типу установки

Конденсационные газовые котлы, плюсы и минусы которых помогают сделать правильный выбор, удобно классифицировать по типу установки. По этому параметру встречаются напольные и настенные конструкции; камера сгорания может быть как открытой, так и закрытой. Напольное оборудование обладает следующими особенностями:

Его устанавливают на пол или на специальную подставку, сделанную из негорючих материалов.

Расположение на полу снимает ограничения по весу и мощности. Одновременно устройство занимает много места (в том числе, и за счет обвязки).
Насос и остальное оборудование монтируется отдельно. Поэтому для монтажа напольного котла придется выделить техническое помещение.
Напольные конденсационные котлы обладают более простой конструкцией, однако монтаж осложнен (если сравнивать с настенными аналогами).

У напольных моделей, как правило, один нагревательный контур. Они используются для организации отопления крупных объектов коммерческого или промышленного назначения.

Настенные конструкции предлагают следующие условия эксплуатации:

Для установки необходимы прочные несущие стены.

Настенные приборы более компактны; они ограничены весом и мощностью. Мощность средней настенной модели не превышает 45-50 кВт, весит она не более 50 кг.
Производители выпускают модели с одним или двумя контурами, подходящие для использования в частном жилье.
Устройство безопасно в эксплуатации; контроль обеспечивается несколькими уровнями защиты.
Есть возможность установки нескольких котлов в каскад (до 10-16 штук) для увеличения мощности (не для всех моделей).

Виды котлов по количеству нагревательных контуров

Конденсационные газовые котлы, принцип работы и конструкция которых создавались на базе традиционных моделей, делятся на два вида по количеству нагревательных контуров. Особенности одноконтурных приборов выглядят следующим образом:

Они предназначены только для обогрева помещений.

Одноконтурники способны производить воду для ГВС. К большинству котлов можно подключить наружный бойлер косвенного нагрева; накопительный резервуар подбирают с учетом потребностей в горячей воде. Бойлер будет поддерживать нужную температуру, в доме всегда будет горячая вода, что не будет влиять на систему отопления.

Двухконтурные котлы обеспечивают как отопление жилья, так и горячее водоснабжение. В моделях последнего поколения эти процессы синхронизированы и не мешают один другому. Однако достаточно котлов, функционирование которых настроено на приоритет ГВС. То есть, если вы решили принять душ или помыть посуду, в момент открывания крана с горячей водой автоматика прекращает подогрев теплоносителя в отопительной системе.

Также двухконтурные агрегаты отличаются достаточно низкой производительностью горячей воды для бытовых нужд. Если в доме есть несколько точек водоразбора, то при их одновременном использовании температура воды начнет падать. Такую особенность трудно назвать комфортной.

Коротко о главном

В некоторых европейских странах больше половины котлов для отопления, установленных в частных домах, являются конденсационными, однако на российском рынке они распространены значительно меньше.

Конденсационные котлы используют скрытую теплоту конденсации, то есть ту тепловую энергию, которая в обычных устройствах просто вылетает в трубу. Поэтому конструкция агрегатов включает дополнительный теплообменник, где продукты горения отдают тепло теплоносителю. Решение значительно увеличивает КПД котла, что позволяет сократить расход газа на 10%.

Системы конвекционного действия различаются по типу установки (настенные, напольные) и по количеству нагревательных контуров (одно- и двухконтурные). Комбинация этих параметров влияет на эксплуатационные характеристики, что надо учитывать при выборе подходящей модели.

автор

Богомолов Руслан

Как работает конденсационный газовый котел? / Советы по выбору / Винтерм

Принцип работы конденсационного котла

Так ли эффективен конденсационный котёл, как об этом заявляют производители? Достаточно часто наши клиенты спрашивают нас о том, не является ли это простой маркетинговой уловкой. Стоит ли разница в цене между традиционным турбированным газовым котлом и конденсационным тех денег? Отвечаем — да. Конденсационный котёл работает не совсем так, как обычный котёл. В нём используется более сложный теплообменник и систему отвода продуктов сгорания, благодаря чему дополнительно снимается тепло с конденсата, образующегося при сгорании газа и выделении пара. Таким образом, часть тепла, которая ранее просто «уходила в трубу» возвращается в систему отопления. Говоря о конструктивных особенностях конденсационных котлов можно сказать, что их конструкция может разниться в зависимости от реализации конкретного производителя. По проведённым производителям расчётам используя конденсационный котёл можно снизить потребление газа за год на 20%. Если вы купите отопительный котел конденсационного типа и подключите его к низкотемпературной системе, потребление газа снизится приблизительно на 20 % в год.

Для того, что бы процесс конденсации происходил с высокой эффективностью котёл должен работать в оптимальном режиме. Что под этим подразумевается мы рассмотрим далее.

Конденсационные котлы в низкотемпературной системе отопления

В традиционной системе отопления температура в подающей линии зимой обычно может достигать до 70 градусов, в обратной до 50°С. В таком режиме конденсационный котёл не покажет выдающуюся эффективность, температура в обратной линии должна быть значительно ниже. Максимального КПД такая система достигает, если температура воды в обратной линии будет равна 20°С, температура подачи в таком случае должна находиться в районе 40°С. Указанный режим идеально подходит для системы с водяным тёплым полом, так что если вы хотите установить водяной тёплый пол, то конденсационный котёл будет лучшим выбором.

А что насчёт радиаторного отопления? В таком случае понадобятся радиаторы больших размеров, что бы при более низкой температуре в контуре обеспечить отдачу большего количества тепла. Так-же не лишним будет использование современных моделей панельных радиаторов, имеющих повышенную эффективность рассеяния тепла, например стальных радиаторов Kermi с технологией therm-x2.

В зависимости от типа котла максимальная температура в обратной лини не должна превышать 45-57°С, для нахождения его в режиме конденсации. В зависимости от модели значение КПД может отличаться, многие производители приводят в качестве расчётного оптимального режима соотношение температур в подающей и обратной линии в 50/30°С. Даже находясь в режиме работы «традиционного» газового котла КПД у конденсационного будет выше за счёт большей площади теплообменника и точности контроля работы горелки (соотношение газа к воздуху).

Таким образом мы пришли к тому, что требуется грамотно рассчитанный проект отопления. Нельзя просто установить в имеющуюся старую систему отопления конденсационный котёл и ждать, что она обеспечит вам комфорт и экономию газа. Нельзя просто нанять неопытных монтажников, которые не задумываясь поставят вам радиаторы из расчёта режима работы контуров 70/50°С. Каждый элемент низкотемпературной отопительной системы должен быть подобран в соответствии с планируемыми режимами работы, только тогда ваша система будет сбалансирована и эффективна.

Что такое конденсационный котел?

В наши дни, когда вы покупаете новый котел, вы, вероятно, часто встречаете термин «конденсация». Так что же такое конденсационный котел? Короче говоря, это котел, предназначенный для повышения эффективности использования топлива и сокращения потерь энергии за счет рекуперации части энергии, которая уходит в дымоход.

Когда ваш котел сжигает природный газ, двуокись углерода и водяной пар образуются как побочный продукт горения или процесса горения. Всего около 10% энергии топлива связано в виде водяного пара. В стандартном неконденсационном котле этот водяной пар вместе с углекислым газом выходит через дымоход, по сути, превращаясь в бесполезную энергию.

Конденсационный котел использует не только тепло от сжигания природного газа, но и эту неиспользуемую энергию. Внутри конденсационного котла пар снова превращается в капли воды, которые окружают теплообменник, который, в свою очередь, извлекает тепло и преобразует его в дополнительную тепловую энергию. Эта вода вместе с кислыми побочными продуктами процесса сгорания топлива затем сливается из котла в нейтрализатор. №

В конденсационных котлах серии Viessmann Vitodens теплообменник и конструкция отопления дома играют роль в наиболее эффективном использовании этой энергии. Сначала рассмотрим теплообменник.

Condensing Essential 1: Теплообменник

Теплообменник котла Viessmann Vitodens имеет форму пружины, но с плоскими трубками, скрученными вместе. Каждая катушка расположена на расстоянии ровно 0,8 мм друг от друга благодаря небольшим рельефным штифтам, которые выглядят как небольшие ямочки. Водяной пар, образующийся при сгорании природного газа в котле, конденсируется, собирается снаружи змеевиков теплообменника и стекает через полости змеевика в небольшой слив.

За счет конденсации водяного пара извлекаемое тепло возвращается в систему отопления, уменьшая потери тепла в дымоходе (или в вентиляционных отверстиях), а также уменьшая количество топлива, необходимого для нагрева воды, подаваемой в котел.

Важно отметить, что водяной пар, который конденсируется вокруг теплообменника, и вода, прокачиваемая через теплообменник в ваш дом, полностью разделены. Вода, которая конденсируется вокруг теплообменника, является кислой и капает в нейтрализатор, сохраняя чистоту и безопасность воды, прокачиваемой по вашим трубам.

Теплообменник Viessmann Inox-Radial

Condensing Essential 2: Полная система отопления

Для достижения эффекта конденсации очень важно, чтобы температура воды, подаваемой по всему дому, была ниже, чем при конденсационный котел. Для идеальной конденсации вода должна возвращаться в конденсационный котел при температуре около 130°F (54°C), что значительно ниже, чем в системе без конденсации.

Для этого конденсационный котел сначала нагревает воду до более низкой температуры (что позволяет экономить топливо), а затем стратегически циркулирует по всему дому, чтобы использовать тепло в как можно большем количестве мест для максимально низкой потенциальной температуры возврата.

Лучший способ убедиться, что ваш котел нагревает воду только до самой низкой необходимой температуры, это использовать датчик наружной температуры, выделенный красным на изображении ниже. Эти небольшие устройства связаны с вашим котлом и помогают ему увеличивать или уменьшать рабочую температуру, чтобы компенсировать колебания погоды. Заменив неконденсационный агрегат на конденсационный котел с датчиком наружной температуры, домовладелец может ежегодно экономить до 30 % на счетах за отопление.*

Итак, стоит ли искать конденсационный котел? Да! При правильной установке система конденсационного котла полезна не только для вашего кошелька, но и для окружающей среды. Сокращение ненужного использования топлива — отличное обновление (почти) любой существующей котельной системы и отличное дополнение к новому дому.

* При замене неконденсационного котла на конденсационную систему, соединенную с наружным блоком управления сбросом. Источник: Исследование энергопотребления в жилых домах, проведенное Управлением энергетической информации.

Позвольте нам порекомендовать ближайших к вам подрядчиков, прошедших обучение в Академии Viessmann.

Наш инструмент поиска подрядчиков поможет вам найти рядом с вами опытного подрядчика по отоплению, хорошо обученного работе с продукцией Viessmann, прошедшего ведущее в отрасли обучение Viessmann и имеющего доступ к технической поддержке Viessmann.

Найдите подрядчика рядом с вами

Как работают высокоэффективные конденсационные газовые котлы

   Дэйв Хиллберн, менеджер по развитию бизнеса - Отопление

Независимо от того, используются ли они для отопления дома, снабжения здания университета горячей водой или обогрева газона на футбольном поле, конденсационные газовые котлы являются наиболее эффективным способом нагрева воды в водяной системе отопления. Несмотря на то, что они распространены и используются ежедневно, большинство людей не уверены в основных принципах и компонентах этих систем. Имея это в виду, ниже приводится обзор того, как работают высокоэффективные конденсационные газовые котлы: основы сжигания, значение высокой эффективности с точки зрения работы котла и типы компонентов в конденсационном газовом котле.

Основы горения
Горение — это экзотермическая реакция (то есть выделение тепла), происходящая при быстром смешивании воздуха и топлива в нужном соотношении. Воздух, смешанный с углеводородами, такими как природный газ, нефть и пропан, производит тепло, углекислый газ и водяной пар. Их обычно называют продуктами сгорания, и они составляют дымовые газы, которые выходят из котла через дымоход или дымоход.

Что такое высокоэффективный конденсационный газовый котел ?
Котлы сотни лет использовались в водяных системах отопления для создания и перемещения горячей воды по трубам и подачи тепла. Эти системы отличаются от печей тем, что они пропускают через себя воду, а не воздух. Примерно 25 лет назад домашние отопительные котлы были изделиями со средним КПД (80-85%) с температурой дымовых газов обычно около 350°F. В высокоэффективном котле температура дымовых газов обычно составляет около 135 ° F, и может быть достигнут КПД 95% или выше. Эта разница в температуре дымовых газов — это то, где высокоэффективные котлы получают часть своей дополнительной эффективности; извлечение большего количества тепла от сгорания из дымовых газов и передача его в гидравлическую систему. На самом деле, эти продукты настолько эффективны и вытягивают из дымовых газов столько тепла, что водяной пар в этих газах фактически охлаждается и конденсируется, переходя из парообразного состояния в жидкое. Отсюда и название конденсационный газовый котел .

Другим аспектом, способствующим высокой эффективности конденсационных газовых котлов, является то, что вентилятор воздуха для горения может полностью регулировать свою скорость по сравнению с одноступенчатым, полностью включенным или выключенным устройством, используемым в типичных котлах средней эффективности. Эта модуляция означает, что воздуходувка может регулировать свою скорость в соответствии с различной производительностью, необходимой в осенние и весенние месяцы. Таким образом, скорость подачи котла может лучше соответствовать потребности системы отопления. Считайте свой обычный котел средней эффективности автомобилем, у которого только две скорости: полная или выключенная. Напротив, высокоэффективный конденсационный газовый котел с полностью модулирующей воздуходувкой ebm-papst может работать на полной мощности, в выключенном состоянии или на любой промежуточной скорости. В результате получается более эффективный котел, отвечающий потребностям системы, даже когда не требуется полная подводимая теплота.

Компоненты высокоэффективного конденсационного газового котла
Теперь, когда мы познакомились с процессом сгорания и основными понятиями высокоэффективного конденсационного газового котла, давайте рассмотрим компоненты, из которых состоит котельная система.

Теплообменник: Обычно изготавливается из нержавеющей стали или алюминия, в нем тепло от процесса сгорания передается воде, а затем проходит через гидравлическую систему.

Нагнетатель газа с премиксом: Подает предварительно смешанный воздух и топливо в горелку, где происходит горение.

Смеситель Вентури: Канал, по которому проходит воздух для горения и создает отрицательное давление на газовом клапане, позволяя газу течь и смешиваться с воздухом в нагнетателе.

Газовый клапан: Реагирует на сигнал давления от трубки Вентури и регулирует подачу газообразного топлива в систему. Он также действует как защитное отключение; перекрыть подачу топлива, если котел не работает.

Система сбора конденсата (не показана): Эта система безопасно собирает конденсат, образующийся в теплообменнике, и удаляет его из системы.

Управление котлом (не показано): Электронный модуль, контролирующий пределы безопасности и общую работу конденсационного газового котла.

Эти системы работают вместе, чтобы контролировать процесс сгорания и подачу тепла в гидравлическую систему. Сердцем системы является нагнетатель газа с предварительным смешиванием, который постоянно модулирует и регулирует параметры в соответствии с потребностями применения.