Принцип работы конденсационного котла

Энергосберегающие технологии и экономное использование с максимальной эффективностью энергоресурсов становятся все более актуальными темами. Конденсационные котлы — это результат применения последних уникальных технологий в технике используемой для отопления. Они имеют самый высокий КПД – на 15-17% выше, чем у обычных атмосферных котлов, срок службы длительнее в 2 — 3 раза, широкий диапазон мощностей (до 100 кВт и более).

Конденсационный котел

Благодаря своей эффективности конденсационные котлы имеют высокую популярность в Европе, например в Германии 70% отопительных котлов составляют конденсационные.

Принципы работы конденсационного котла основан на получении и передаче теплоносителю дополнительной тепловой энергии, выделенной в процессе конденсации водяных паров.

В газовом котле прямого горения, передача тепловой энергии теплоносителю происходит путем нагрева теплообменника газовой горелкой в которой происходит процессе сгорания газа.

Одним из составляющих образующихся в процессе сгорания газов, являются пары воды, которые в свою очередь появляются в результате сгорания водорода, присутствующем в природном газе. Часть водяных паров из отопительного котла вместе с дымогарными газами выходят через дымоход в атмосферу, а часть в виде конденсата отводится через конденсационную трубку дымохода (обычно в санузел).

В газовых котлах прямого горения конденсация – негативный фактор, в конденсационных котлах процесс конденсации водяных паров – главное условие на котором основана работы котла.

Конденсационный котел устроен таким образом, что водяные пары имея температуру от 130 до 150 °C охлаждаются теплоносителем из обратной линии системы отопления до температуры ниже 57°C. Именно при такой температуре происходит конденсация воды, а скрытая тепловая энергия от процесса конденсации передается самому теплоносителю и добавляется к теплоте, полученной в результате сгорания природного газа. Как видно, для обеспечения процесса конденсации водяного пара задействуется теплоноситель обратной линии отопительной системы.

Чем ниже температура теплоносителя обратной линии в котле, тем больше выделяется теплоты конденсации, и, соответственно выше КПД котла – это главный принцип работы любого конденсационного котла.

Устройство конденсационного котла

Достичь максимального КПД конденсационного котла удается при температуре в обратной линии 50 – 30 °С. В процессе конденсации образуется слегка кислая среда, 3-5 pH, поэтому материалы из которых изготовлены узлы котла, используемые в зонах увлажнения должны быть устойчивые к кислотности. В зонах высокой температуры наиболее часто используются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь, в области низких температур наиболее экономически эффективными являются пластмассы ( например полипропилен).

Для достижения максимального КПД конденсационный котел необходимо эксплуатировать в определенном диапазоне температур. Если рабочий режим температур составляет от 60 до 80°C будет происходить незначительная конденсация водяного пара и КПД конденсационного котла составит приблизительно 98 %. Для сравнения у традиционного дымоходного газового котла КПД составляет 92 % – разница есть, но она не существенна. Если рабочий температурный режим системы отопления будет составлять от 53 до 30 °C, тогда будет происходить значительная конденсация водяного пара и КПД возрастет до 107—111%. При расчете КПД за 100% принимается тепловая энергия от сгорания газа, к ней суммируется энергия полученная от процесса конденсации, поэтому получается величина больше 100%.

Основное условие достижения максимальной эффективности – использовать конденсационные котлы на низкотемпературных отопительных системах, желательно специально спроектированных под них, с режимом температур не выше 60-40°С, максимум 70-50°С).

Наиболее соответствуют этим требованиям системы теплых полов с температурой подачи теплоносителя 40-45°С и температурой обратной линии 35-30°С, менее подходят, радиаторные системы отопления с температурой подачи теплоносителя до 70°С и температурой обратной линии 50°С.

Современные энергосберегающие технологии позволяют существенно экономить на отоплении, конденсационные котлы позволяют еще более снизить затраты на энергоресурсы и улучшить комфорт проживания.

• Отопление частного дома
• Универсальные (многотопливные) котлы отопления
• Пиролизные котлы – устройство и принцип работы

Котел газовый конденсационный – принцип работы и устройство

Кто не хочет, чтобы используемый котел отопления работал эффективно, выделяя большое количество тепловой энергии, но при этом меньше расходовал топливо? Спросите у любого потребителя, и все будут говорить одно и то же – да, такой прибор бы не помешал. Итак, в этой статье будем разбирать котел газовый конденсационный, который, как уверяют производители, имеет коэффициент полезного действия больше 100%. Как такое возможно? Об этом чуть ниже.

Устройство и принцип работы конденсационного котла

Начнем с того, как работают обычные газовые котлы отопления.

Топливо подается на горелку и сжигается в камере сгорания. Образующаяся тепловая энергия нагревает воду в системе отопления и в системе горячего водоснабжения. Получается так, чтобы нагреть воду до температуры +95С, необходимо создать условия, при которых в камере сгорания образовался температурный режим не меньше +200С. Если данный показатель упадет, то резко уменьшится тяга.

Какие негативные последствия могут при этом возникнуть, многие знают не понаслышке. Проблема же газовых котлов заключается в том, что определенное количество тепловой энергии улетучивается через дымоход с влажными парами воздуха. А из школьного курса физики известно, что пары в любом случае будут конденсировать, при этом выделяя тепло.

Так вот в конденсационных газовых котлах специально установлена дополнительная камера, где происходит сбор и конденсация влажных паров. От этого выделенная тепловая энергия направляется опять-таки на нагрев воды в системе отопления. Конечно, сравнивать тепло от сжигания газа с энергией от конденсации влажных паров невозможно в плане сравнения их величин.

Но специалисты говорят, что процентное содержание тепла от конденсации составляет 8-9% от тепловой энергии при сжигании газа. Скажем прямо, это большой плюс.

Как работает конденсационный котел

В конструкции прибора устанавливается два теплообменника. В некоторых моделях присутствует один, но двухступенчатый.

• Первый теплообменник работает по тому же принципу, как и в обычных газовых котлах. То есть тепло с продуктами сгорания газа проходят сквозь него, нагревая металлические стенки, которые в свою очередь отдают энергию воде.
• Второй теплообменник, который называется конденсационным, забирает тепло у проходящих сквозь него охлажденных продуктов сгорания, за счет конденсации паров. Почему это происходит? Дело все в том, что через второй теплообменник проходит охлажденный теплоноситель по обратному контуру системы отопления. Получается так, что стенки теплообменника – это точка росы с температурой 55-58С. А, значит, именно здесь и будет происходить полная конденсация влажных паров угарных газов, в процессе которой они будут отдавать скрытую энергию стенкам прибора.

Внимание! Запомните, что второй теплообменный прибор должен быть изготовлен из металла, который может выдержать агрессивное воздействие химически активных веществ. Эти вещества находятся в конденсате. Обычно это нержавеющая сталь или сплав из алюминия и кремния.

Устройство конденсационного агрегата

Куда уходит и где собирается конденсат? Для этого в конструкции конденсационного котла предусмотрена специальная камера. А оттуда он выводится в систему канализации. Скажем прямо, конденсат очень агрессивен, поэтому в разных странах действуют свои требования и нормы. К примеру, в Германии сбрасывать его в канализацию строго запрещается. Там требуют проводить его частичную утилизацию с понижением процентного содержания агрессивных компонентов. В России же таких требований нет. К примеру, газовый конденсационный котел мощность 30 кВт сбрасывает ежедневно до 30 л конденсата, и это все идет в канализацию.

Правда, сегодня в продаже появились котлы, к конструкции которых добавлен специальный резервуар, заполненный гранулятом из кальция или магния. Это своеобразный нейтрализатор, который очищает конденсат от химически активных веществ.

Особенности конструкции

• Начнем с того, что два теплообменника – это серьезный барьер для свободного прохождения продуктов сгорания к дымоходу, что является причиной снижения тяги. Поэтому конденсационные котлы изготавливаются только с принудительным отводом угарных газов.
• Поэтому все котлы данного типа – это приборы с закрытой камерой сгорания. Отсюда их высокая безопасность, потому что топка полностью изолирована от помещения, где котел установлен.
• Установка коаксиального дымохода – оптимальный вариант для таких котлов.
• Сегодня на рынке присутствуют напольные и настенные газовые конденсационные котлы.

Вторичный теплообменник

КПД котла

Этот вопрос хотелось бы обсудить более подробно. В чем тут дело? Откуда КПД выше 100%?

Принцип работы конденсационного газового котла основан на использовании двух видов тепла. В теплотехнике КПД измеряется соотношением тепла, которое выделяется радиаторами отопления, и теплом, которое образуется в процессе сжигания топлива. Но у всех видов топлива есть высшая и низшая точка сгорания. Высшая температура – это низшая плюс температура конденсации. Именно высшая теплота и определяет КПД.

Но в любой системе есть потери: тепловое излучение, та же температура конденсации, температура уходящих газов и прочее. То есть получается так, что не вся тепловая энергия передается воде. Поэтому КПД обычных котлов никогда не будет больше 100%.

Расчет КПД конденсационных котлов производится по той же схеме. Но в данном случае низшее тепло 100% забирается первым теплообменником, а тепло конденсации вторым. Получается так: 100%+8%=108%. Конечно, это только является правдой, если берется в расчет схема, основанная на этом способе подсчетов. На самом деле ни один котел не может дать КПД выше 100%. Это миф.

Не забудьте оценить статью:

Что такое конденсационный котел?

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 из вентиляционных отверстий), 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 птичнику, 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 достижения этой цели конденсационный котел сначала нагревает воду до более низкой температуры (что экономит топливо), а затем стратегически циркулирует по всему дому, чтобы использовать тепло в как можно большем количестве мест для минимальной 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 неконденсирующего 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 отопительным системам, который хорошо обучен работе с продукцией Viessmann, прошел лучшие в отрасли курсы обучения Viessmann и имеет доступ к технической поддержке Viessmann.

Найдите подрядчика рядом с вами

Что это такое, как они работают и подходят ли они вам

Уилл Шолфилд , инженер

31 янв : Обновлено 27 фев ● 7 мин чтения

Что такое конденсационный котел и как он работает?

Поиск подходящего котла может стать проблемой. Как узнать, какой конденсационный котел лучше для дома? Чтобы немного облегчить вам задачу, мы создали это полезное руководство, в котором объясняется, какие типы котлов наиболее энергоэффективны на современном рынке.

Эффективное отопление наших домов — это то, к чему мы все должны стремиться. Конденсационные котлы, в частности, предназначены для максимально эффективного обогрева вашего дома и воды. Мало того, что теперь (с 2005 года) требуется, чтобы каждый вновь установленный газовый котел был конденсационным, он также должен иметь рейтинг эффективности «А».

Итак, что такое конденсационный котел и чем он отличается от других вариантов? Это руководство проведет вас через весь процесс и объяснит, почему они очень экологичны для вашего дома и окружающей среды.

Что такое конденсационный котел?

Конденсационный котел работает на газе или жидком топливе и был разработан для повышения энергоэффективности. Это делается путем преобразования конденсации водяного пара в тепло; они могут восстановить часть потерянного тепла из отходящих газов. Единственная разница между конденсационным котлом и котлом без конденсации заключается в количестве полезного тепла, которое он производит; плюс тот факт, что они могут достичь более 90% энергоэффективности.

Как работает конденсационный котел?

Ваш котел будет использовать газ или мазут в качестве топлива, и он начнет гореть, когда зажжется. При этом он вводит тепло от горелки в первичный теплообменник. Горячий воздух проходит через теплообменник и удерживается здесь как можно дольше для повышения температуры. Затем он отведет это тепло к вашим радиаторам.

Тепло также проходит через вторичную зону конденсации, которой нет у других типов котлов. При этом теплый воздух конденсируется, вызывая образование капель или водяного пара, которые затем собираются и удаляются для утилизации через канализацию. Это одно из основных преимуществ конденсационного котла, поскольку ни один другой котел не имеет такого КПД.

Конденсационные котлы предназначены для рекуперации большего количества тепла до того, как оно будет потеряно. В более старом котле вы, вероятно, могли бы ожидать тепла, выходящего из дымохода, более 200 градусов по Цельсию. С более новым конденсационным котлом она значительно снижается примерно до 55 градусов по Цельсию. Конденсационные котлы отлично подходят для повторного использования этого тепла для повышения температуры возвращаемой холодной воды.

Итак, как узнать, конденсируется ли мой котел?

Если в настоящее время в вашем доме установлен котел и вы не совсем уверены, является ли он конденсационным котлом или нет, есть несколько вещей, которые вы можете проверить в вашей текущей системе или в руководстве по эксплуатации вашего котла.

• Когда он был установлен? Если ваш котел был установлен в вашем доме после апреля 2005 года, действующие в это время правила будут означать, что ваш котел будет конденсационным. Все котлы, изготовленные после этого времени, являются конденсационными.
• Проверить дымоход. Если ваш котел имеет металлический дымоход для избыточных газов, то ваш котел, вероятно, будет без конденсации. Конденсационные дымоходы обычно проходят через внешнюю стену или крышу.
• Паровая и водосточная труба. Если вы видите пар, выходящий из дымохода через внешнюю стену (или крышу), а также если у вас есть белая пластиковая труба, ведущая к сливу, это, безусловно, конденсационный котел.

Если у вас в настоящее время нет конденсационного котла или вашей существующей системе более 10 лет, вы можете рассмотреть возможность модернизации. Замена вашей системы более новой, высокоэффективной моделью обеспечит вам гораздо большую безопасность. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваш котел будет бесперебойно работать в холодную зиму.

Получите от нас фиксированную цену, посетив наш онлайн-инструмент поиска котла. Найдите котлы, подходящие для вашего дома, это займет всего 2 минуты.

Готовы обновить котел?

Найдите новый котел класса А, который идеально подходит для вашего дома, всего за 90 секунд

Узнайте фиксированную цену

Нужен ли конденсационному котлу слив?

Короче говоря, да. На самом деле для всех современных конденсационных котлов необходимо иметь слив, чтобы ваш котел мог утилизировать отработанный конденсат. Он также будет соединяться с внешним дымоходом, выпуская отработанный газ в виде пара.

В чем разница между комбинированным котлом и конденсационным котлом?
Существует три основных типа котлов, которые могут быть конденсационными:

• Комбинированные котлы
• Стандартные котлы
• Системные котлы

Важно знать, что все производимые сегодня комбинированные котлы также являются конденсационными котлами, но не все конденсационные котлы могут быть комбинированными.

«Комби» — сокращение от «комбинированный» — этот тип котла сочетает в себе отопление и горячее водоснабжение, поэтому отдельный бойлер или бак больше не нужен. Они подходят для небольших домов с одной или двумя ванными комнатами, их удобно и быстро устанавливать. Комбинированные котлы, производимые в наши дни, также будут конденсационными котлами, поэтому они будут намного более энергоэффективными.

Существуют также некоторые различия при рассмотрении конденсационного котла и неконденсационного котла или вашего стандартного котла (или котла, работающего только на тепло, если мы собираемся использовать разные термины).

• С конденсационным котлом вы получаете вторичный конденсационный теплообменник, что делает его намного более эффективным, чем ваш стандартный котел.
• Стандартные котлы имеют такие же первичные теплообменники, но они менее эффективны.
• Теплообменники конденсационных котлов более эффективны.
• Стандартный котел выделяет дымовые газы через дымоход в атмосферу при высокой температуре более 200 градусов, где в конденсационном котле она значительно снижается.

Потребляемая теплота почти одинакова и составляет от 250 до 350 градусов, но конденсационный котел работает намного эффективнее, чем другие типы.

На какую температуру следует установить конденсационный котел?

Если в конденсационном котле установлена ​​неправильная температура, он не будет работать так эффективно, как мог бы. Весь смысл конденсационного котла заключается в обеспечении экономии энергии и тепла, поэтому необходимо убедиться, что он имеет идеальную температуру.

Ключевая температура для вашего центрального отопления должна быть около 70 °C, а температура горячей воды должна быть около 60 °C.

Каковы преимущества конденсационного котла?

Конденсационный котел имеет целый ряд преимуществ по сравнению с более старыми котлами. Как мы уже подробно упоминали, уровень энергоэффективности выше 90%, поэтому сразу же это становится огромным преимуществом. Вот еще несколько причин, по которым вам подойдет конденсационный котел:

• Экономия денег – ваши счета за электроэнергию будут меньше благодаря сохранению и повторному использованию энергии и тепла.
• Беспроводное программирование — ваш термостат может управляться по беспроводной сети для простоты использования. Они могут автоматически определять температуру воздуха и при необходимости изменять отопление.
• Экономия места – котел можно легко спрятать, и он не займет много места.
• Сокращение углеродного следа — опять же, коэффициент эффективности 90% сократит ваш углеродный след.

Являются ли конденсационные котлы безопасными и надежными?

Чтобы убедиться, что люди инвестируют в лучший конденсационный котел для своего дома, они прошли всесторонние проверки безопасности, чтобы убедиться, что они подходят для работы. Конденсационные котлы более безопасны для вашего дома, так как они герметичны для теплоизоляции; нет риска, что что-то засосет в сам котел. Также нет риска, что вы или член вашей семьи соприкоснетесь с какими-либо токсичными веществами или газами, так как все безопасно утилизируется через внешний дымоход и дренажную систему.

Миф о конденсационных котлах заключается в том, что они могут быть не такими надежными, как другие типы котлов – это, конечно же, неправда. Все комплектующие в наши дни так же надежны, как и стандартные котлы, а может быть, и даже больше.