Газовый котел конденсационный

Постоянно растущая стоимость энергоносителей подтолкнула ученых и инженеров к созданию нового типа теплогенераторов – конденсационного котла. При установке в низкотемпературную систему отопления конденсатник может показать КПД свыше 100%. Как удается этого достичь? Каков принцип работы конденсационного газового котла? В чем заключаются его достоинства и недостатки? Прочитав нашу статью, вы узнаете об этом все или почти все.

Принцип работы конденсационного котла

Конденсационный котел является младшим братом самого обычного газотопливного конвекционного котла. Принцип действия последнего крайне прост, а посему понятен даже людям, плохо разбирающимся в физике и технике. Топливом для газового котла, как следует из его названия, служит природный (магистральный) или сжиженный (баллонный) газ. При сгорании голубого топлива, как впрочем и любой другой органики, образуется углекислый газ и вода и высвобождается большое количество энергии. Выделяющееся тепло идет на нагрев теплоносителя – технической воды, циркулирующей по системе отопления дома.

КПД газового конвекционного котла составляет ~90%. Это не так уж и плохо, по крайней мере, выше, чем у жидко- и твердотопливных теплогенераторов. Однако люди всегда стремились максимально приблизить этот показатель к заветным 100%. В связи с этим встает вопрос: куда же деваются остальные 10%? Ответ, увы, прозаичен: вылетают в трубу. Действительно, продукты сгорания газа, покидающие систему через дымоход, разогреты до очень высокой температуры (150-250°C), а значит, потерянные нами 10% энергии расходуются на обогрев воздуха за пределами дома.

Ученые и инженеры давно искали возможность более полной рекуперации тепла, однако способ технологического воплощения их теоретических разработок был найден лишь 10 лет назад, когда был создан конденсационный котел.

В чем его принципиальное отличие от традиционного конвекционного газотопливного теплогенератора? Отработав основной процесс сжигания топлива и передачи значительной части выделенного при этом тепла теплообменнику, конденсатник доостужает газообразные продукты сгорания до 50-60°C, т.е. до точки, когда начинается процесс конденсации воды. Уже этого достаточно для того, чтобы существенно увеличить КПД, в данном случае – количество тепла, переданного теплоносителю. Однако и это еще не все.

Традиционный газовый котел

Конденсационный газовый котел

При температуре 56°C – в так называемой точке росы – вода переходит из парообразного состояния в жидкое, иными словами, происходит конденсация водяного пара. При этом выделяется дополнительная энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах теряемая вместе с улетучивающейся парогазовой смесью. Конденсационный котел способен «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю.

Производители теплогенераторов конденсационного типа неизменно обращают внимание своих потенциальных клиентов на необычайно высокий КПД выпускаемых ими устройств – выше 100%. Как такое возможно? На самом деле никакого противоречия канонам классической физики здесь нет. Просто в данном случае применяют иную систему расчетов.

Часто, оценивая КПД отопительных котлов, подсчитывают, какая часть выделившегося тепла передана теплоносителю. Тепло, «отбираемое» в обычном котле, и тепло от глубокого охлаждения дымовых газов дадут в сумме 100% КПД. Но если добавить сюда еще и тепло, выделившееся при конденсации пара, мы получим ~108-110%.

С точки зрения физики такие вычисления не совсем верны. При расчете КПД нужно учитывать не выделившееся тепло, а полную энергию, высвободившуюся в процессе горения смеси углеводородов заданного состава. Сюда войдет и энергия, затраченная на перевод воды в газообразное состояние (впоследствии выделившаяся в процессе конденсации).

Из этого следует, что коэффициент полезного действия, превышающий 100%, это всего лишь хитрый ход маркетологов, эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчета. Тем не менее, следует признать, что конденсатнику, в отличие от обычного конвекционного котла, удается «выжать» из процесса сгорания топлива все или почти все. Положительные моменты очевидны – более высокая эффективность и снижение потребления ископаемых ресурсов.

КПД больше 100 %?

По закону физики КПД не может быть выше 100 %, как такое возможно? В конденсационных котлах используется тепло, образовавшееся при конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, что значительно повышает КПД. А так как в методике расчета КПД за 100 % принимают удельную теплоту сгорания топлива, получается, что вырабатывается больше энергии, чем тратится.

Принцип работы котла

1. Камера смешивания
2. Камера сгорания
3. Вентилятор горелки
4. Керамическая горелка
5. Трубки теплообменника
6. Сборник конденсата

Газовый котел — один из самых эффективных способов обеспечить отопление дома, поэтому котлы такого типа пользуются неизменной популярностью у потребителей. Коэффициент полезного действия (КПД) обычного газового котла, в среднем, составляет 90% и выше.

• Почему КПД газового конденсационного котла выше 100%
• Устройство обычного и конденсационного газовых котлов
• Принцип работы котла конденсационного типа
• Выбор материала для вторичного теплообменника
• Особенности работы конденсационных котлов
• Режимы работы конденсационного газового котла
• Каскадные котельные установки
• Почему за конденсационными газовыми котлами будущее

Это очень хороший показатель — по своей эффективности газовый котел отопления уступает только тепловым насосам.

Но есть способ еще более увеличить эту эффективность — использовать газовый котел конденсационного типа или конденсационный газовый котел.

В отличие от обычных котлов, которые еще называют конвекционными, конденсационный позволяет достичь очень высокой эффективности полезного использования тепла от сжигания топлива — в определенных режимах работы коэффициент полезного использования тепла сгорающего газа конденсационного газового котла превышает 100% и достигает величины 108% и даже 109%.

Настенный газовый конденсационный котел Vaillant ecoTEC plus VUW INT IV 246/5-5 H

Устройство основных узлов конденсационного котла

С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового. Его основными элементами являются:

• камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
• теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
• камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
• теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
• резервуар для сбора конденсата;
• дымоход для отведения холодных дымовых газов;
• насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

1. Дымоход.
2. Расширительный бак.

3. Теплообменные поверхности.
4. Модулируемая горелка.

5. Вентилятор горелки.
6. Насос.
7. Панель управления.

В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.

Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.

Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел. Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе.

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки. Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью. В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки. На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают моделируемые горелки.

Итак, вы, надеемся, получили общее представление о том, что такое конденсационный котел, как он устроен и по какому принципу работает. Однако, скорее всего, этих сведений будет недостаточно для того, чтобы понять, а стоит ли лично вам приобретать подобное оборудование. Чтобы помочь вам принять то или иное решение, расскажем обо всех достоинствах и недостатках, плюсах и минусах конденсационного котла, сравнив его с традиционным конвекционным.

Принцип работы котла конденсационного типа

Действие конденсационного котла вначале ничем не отличается от обычного. Нагрев теплоносителя в первичном теплообменнике производится с помощью газовой горелки, но затем, отработав основной процесс сжигания топлива и передав значительную часть выделенного при этом тепла первичному теплообменнику, конденсационный котел не выбрасывает сразу газообразные продукты сгорания с температурой 150-250°C в трубу, а остужает их до 50-60°C.

Принцип работы конденсационного газового котла

Именно при этой температуре начинается переход газообразного водяного пара в жидкое состояние. Этот переход называется конденсацией влаги. Во время конденсации выделяется дополнительная тепловая энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах просто выбрасываемая в трубу вместе с другими продуктами сгорания. Эта энергия передается через вторичный теплообменник так называемой обратке, т.е. воде, поступающей в котел после прохождения всех радиаторов. Отметим, что движение теплоносителя в конденсационном котле осуществляется в направлении, обратном движению отработанных газов.

Другие публикации TopClimat.ru по теме

Какие бывают котлы

Выбор котельной для частного дома

А конденсат стекает по теплообменнику и собирается в специальном резервуаре. И здесь начинаются проблемы. Дело в том, что химический состав конденсата оказывается далеким от чистой воды. В нем присутствуют, пусть и в разбавленном виде, несколько неорганических кислот: азотная, углекислая, серная. Температура сконденсированной влаги довольно велика, что делает ее весьма агрессивной и прежде всего, к теплообменнику, на котором она конденсируется. Поэтому материал, из которого изготавливается теплообменник, должен быть устойчивым к воздействию конденсата.

Наиболее часто вторичный теплообменник изготавливают из силумина, представляющего собой алюминиево-кремниевый сплав, или из нержавеющей стали.

Выбор материала для вторичного теплообменника

Силуминовый теплообменник характеризуется меньшим весом и лучшей теплопроводностью. Эти качества материала позволяют производить из силумина компактные теплообменники большой мощности. Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Поскольку силуминовые теплообменники собираются из литых секций, они проще в производстве и более технологичны, что позволяет экспериментировать с их формой для оптимизации движения дымовых газов и теплоносителя, с целью еще больше повысить КПД котла. Высокими антикоррозионными свойствами силумин обязан алюминию, который, соединяясь с кислородом, образует на поверхности металла слой оксида алюминия, надежно защищающий теплообменник от коррозии.

А еще силуминовые теплообменники имеют большую водозаполненность и меньшее гидравлическое сопротивление. Благодаря этому они более гидравлически устойчивы и не предъявляют такие высокие требования к циркуляции теплоносителя, как теплообменники из нержавеющей стали. Однако конденсационные котлы с силуминовыми теплообменниками имеют более высокую цену.

Газовые котлы — как выбрать правильно ✮Большой выбор газовых котлов на портале TopClimat.ru

Особенности работы конденсационных котлов

При работе конденсационных котлов образуется кислый конденсат. Разумеется, конденсат образуется и при работе обычных котлов, но чаще всего о его существовании владельцы оборудования не догадываются или не задумываются, т.к. почти весь он улетает в трубу. Хотя задуматься-то как раз не мешало бы — этот конденсат, попадая в атмосферу, приводит к образованию кислотных дождей в местах концентрации обычных котлов.

А вот владельцам конденсационных котлов волей-неволей приходится задуматься о том, что делать с конденсатом. А его, кстати, образуется немало. Так конденсационный котел мощностью менее 30 кВт за период работы, равный 1 суткам, собирает около 30 л конденсата. Чаще всего накопленный конденсат просто сливают в канализацию. Согласно правилам эксплуатации котлов, можно сливать конденсат без его нейтрализации из котлов мощностью до 150 кВт, т.е. для большинства моделей бытового класса. В противном случае нужно установить нейтрализатор (емкость с щелочными материалами, например, гранулами магния и калия) и периодически менять его, что, конечно, доставляет некоторые неудобства, но вполне по силам каждому.

Николай Иванов, Региональный менеджер компании «Navien»

«В последних моделях котлов Navien вентилятор установлен под горелкой — в отличие от котлов европейских производителей, где вентилятор расположен в верхней части. Нижнее расположение вентилятора увеличивает длину дымоудаления — до 8 м».

Кстати, обычные котлы тоже решают проблему конденсата, только иначе, чем конденсационные. В конвекционных котлах делается все, чтобы вывести как можно больше конденсата в трубу, чтобы он не накапливался на теплообменнике и не разрушал его. Для этого отработанные газы выпускают «в трубу» при температуре 140-160°С, при охлаждении их до более низких температур в дымоходе уменьшается тяга, и конденсат начинает скапливаться в котле, к чему обычный котел абсолютно не готов.

Температура газов на выходе из конденсационного котла гораздо ниже (всего на 10-15°С выше температуры теплоносителя), ведь почти вся тепловая энергия утилизируется в котле. Поэтому отработанные газы из него можно выводить не только вверх на крышу, но и через стену, а сам дымоход делать меньшего диаметра и изготавливать из пластика.

Следует помнить, что выбор материала для дымохода конденсационного котла должен быть строже, чем для обычного. Ведь вся влага, которая не сконденсировалась на теплообменнике в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе и начнет разъедать его. Поэтому дымоход для котла конденсационного типа изготавливают устойчивого к кислой среде материала — нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации попавшего в дымоход пара, сливалась под действием силы тяжести обратно в котел.

Напольные конденсационные газовые котлы De Dietrich С 230 Eco

Другой значимой особенностью конденсационного котла является его повышенная чувствительность к качеству поступающего в камеру сгорания воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу вентилятора. Кстати, это характерно для всех котлов, имеющих закрытую горелку, не только конденсационного типа. Но не только запыленность воздуха влияет на эффективность газового котла, но и его температура.

Как показывает практика, в морозы канал для подвода воздуха может обмерзать, поскольку температура отработанных газов в конденсационном котле довольно низкая, и они не способны в достаточной степени прогревать стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД самого котла. Поэтому в особо суровых климатических условиях смогут работать далеко не все модели конденсационных котлов.

Как видно, проектирование системы отопления с помощью газового конденсационного котла — не простая задача, здесь обязательно требуется помощь специалистов.

Фото: /Fotodom.ru

Особенностью конденсационных котлов «Рысь» (Protherm) является литой теплообменник из сплава алюминия и кремния. Его конструкция делает котёл менее чувствительным к воде плохого качества. Фото: Vaillant

Принято считать, что срок службы у дорогих напольных котлов с массивным чугунным теплообменником составляет 25–30 лет. У большинства же современных моделей (как напольного, так и настенного монтажа) он меньше, примерно 8–10 лет. Зато и стоимость таких приборов значительно ниже. Благодаря этому устройства остаются доступными для большей части населения. Так, самые недорогие котлы производства СНГ можно приобрести, например, за 10–15 тыс. руб. Правда, это будут, как правило, модели не очень совершенные с технической точки зрения — громоздкие (почти все для напольного монтажа), не полностью автоматизированные. Но они вполне подходят для замены старых отечественных напольных котлов типа АГВ 120, и поэтому на них есть устойчивый спрос.

В комплектацию двухконтурных котлов Gas Comi Boiler (Navien) входит выносной пульт управления (б). Фото: Борис Безель/Burda Media

Однако за последние два десятилетия появилось много домов, оснащённых более новыми и совершенными газовыми котлами. Это в основном модели для настенного монтажа. Они оснащены горелками и теплообменниками улучшенной конструкции, которые позволяют развивать мощность, достаточную для отопления особняков площадью 150–200 м², которые раньше, как считалось, можно было отапливать исключительно с помощью котлов напольного монтажа.

Более половины этих котлов являются двухконтурными, приспособленными не только для отопления, но и для приготовления горячей воды для системы ГВС. Сейчас двухконтурный настенный котёл известных производителей (Ariston, BAXI, Bosch, Buderus, Kiturami, Protherm) можно приобрести за 30–40 тыс. руб., причём выбор будет достаточно широким.

Фото: /Fotodom.ru

Когда нужна мощность

Настенные конденсационные котлы Buderus Logamax Plus GB172i отличаются усовершенствован-ной конструкцией теплообменников, экономичностью и оригинальным дизайном. Фото: Bosch

В первые модели конденсационных котлов получили распространение в России даже не из-за экономичности, а из-за большой мощности. Только эти модели в настенном исполнении обеспечивали производительность до 60–90 кВт. В условиях большого дома и маленького помещения котельной (или даже его отсутствия) только такие котлы обеспечивали производство необходимого количества тепла и горячей воды.

Сколько контуров вам нужно?

Довольно часто люди выбирают двухконтурный котёл, считая, что только такое устройство оптимально справляется и с отоплением, и с горячим водоснабжением дома. Это не совсем так, иногда одноконтурный котёл даже более предпочтителен. Например, если у вас большая семья и четыре-пять точек водоразбора. В этом случае наилучшим решением будет покупка котла и отдельного бойлера, так как двухконтурная модель может не справиться с интенсивной нагрузкой. А вот если у вас семья из двух-трёх человек и одна-две точки водоразбора, то двухконтурного котла будет вполне достаточно.

Конденсационные котлы

Настенный конвекционный газовый котёл Vaillant turboFIT. Тепловая мощность котла стабильна при давлении газа от 13 до 20 мбар. Фото: Vaillant

Что новенького предлагают нам производители? Наверное, тема номер один — это пресловутые котлы конденсационного типа. Такое оборудование сейчас выпускается всеми ведущими производителями и очень популярно в Европе. Можно сказать, что традиционные котлы конвекционного типа там рассматриваются как устаревшие, и их полная замена лишь вопрос времени. Секрет заключается в том, что КПД конденсационных котлов может быть на 10–15 % выше, чем у конвекционных, за счёт чего затраты при покупке более дорогих конденционников окупаются в Европе за 4–5 лет. Плюс к этому вы получаете экологически более чистое оборудование, поскольку выброс вредных веществ в атмосферу у конденсационных котлов небольшой, в несколько раз ниже, чем у моделей традиционного типа.

Покупатели постепенно стали понимать, что затраты на приобретение конденсационного котла должны компенсироваться высоким КПД этого устройства.

Настенный конденсационный газовый котёл Buderus Logamax plus GB162 мощностью 70, 85 и 100 кВт. Фото: Bosch

Увеличение КПД обеспечивается за счёт конденсации паров, содержащихся в дымовом газе вместе с продуктами сгорания. Дым охлаждается на вторичном теплообменнике (на него подаётся теплоноситель из обратной линии системы отопления) примерно до 55–57 °С, водяные пары конденсируются на теплообменнике, при этом и выделяется дополнительная энергия, дающая прибавку КПД. Режим конденсации будет работать только в условиях, когда температура теплоносителя в обратке не превышает 57 °С и наибольшая эффективность достигается при низких (30–35 °С) температурах теплоносителя в обратке.

Раздельная система дымоудаления с адаптером. Фото: Борис Безель/Burda Media

Покупатели предпочитают конденсационные котлы чаще всего в настенном варианте исполнения. Фото: /Fotodom.ru

Почему стоимость конденсационных котлов заметно выше обычных? Во-многом это связано с материалами, из которых изготовлен теплообменник. Образующийся конденсат содержит кислоты и другие агрессивные химические соединения, которые способны за короткое время полностью вывести из строя, скажем, теплообменник из чугуна (неслучайно температура дымовых газов в конвекционных котлах специально поддерживается на выходе не ниже 140–160 °С). Эти детали в конденсационных котлах изготавливаются из нержавеющей стали и аналогичных, достаточно дорогих материалов.

Ультракомпактный (540 × × 365 × 370 мм, масса 25 кг) конденсационный котёл Naneo Plus (De Dietrich). Фото: Борис Безель/Burda Media

В России число продаж конденсационных котлов растёт, но темпы невысокие — едва ли объём их продаж составляет более 5 % от всего рынка. Причина отсутствия интереса заключается в низкой стоимости газа: в некоторых странах Европы он обходится потребителю в 5–6 раз дороже, чем в России. Соответственно, и срок окупаемости таких котлов в России получается слишком большой, подчас более 10 лет, которые составляют весь расчётный срок службы самого котла. Кроме того, конструктивно конденсационные котлы устроены так, что наиболее высокий КПД у них достигается при небольших, «европейских» морозах, а при сильных (–20…–25 °С) он снижается, и разница между КПД конденсационного и конвекционного котлов становится небольшой, где-то около 5 % (и срок окупаемости становится совсем уж «неприличным»).

Применение конденсационных котлов особенно актуально в системах с низкими температурными режимами (например, тёплыми полами).

Но думается, что с конденсационными котлами произойдёт та же история, что и с энергосберегающими лампочками. Газ будет в цене расти, оборудование — наоборот, дешеветь, и мало-помалу все пользователи перейдут на более экономичную технику. Поэтому, строя новый дом, лучше сразу закладывать в проект возможность размещения конденсационного котла: как обустроить подвод воздуха к котлу для нормальной работы и нейтрализацию конденсата, образующегося в процессе эксплуатации.

Двухконтурные котлы позволяют организовать как отопление жилища, так и снабжение его горячей водой . Фото: /Fotodom.ru

Конвекционные котлы

Коаксиальные дымоходы для конденсационных котлов (Royal Thermo): дымоход No Frost для низких температур (до –50 °С). Фото: Борис Безель/Burda Media

Модели традиционных (конвекционных) котлов тоже постоянно усложняются по конструкции. Так, сегодня востребованы устройства с возможностью подключения погодозависимой автоматики. В зависимости от настроек внешние температурные регуляторы дают команды котлу уменьшить или увеличить интенсивность нагрева. Такие возможности предусмотрены уже во многих конвекционных котлах: в сериях Vaillant turboFIT, Bosch Gaz 6000 W, Ariston Genus Premium Evo.

Универсальная модель. Фото: Борис Безель/Burda Media

Во многих моделях есть несколько режимов работы помимо основного. Например, в приборе WBN6000-35CR (Bosch) предусмотрено два дополнительных режима: комфортный и Eco. В комфортном режиме котёл постоянно поддерживает заданную температуру во вторичном теплообменнике, благодаря чему сокращается время ожидания при отборе горячей воды. В режиме Eco нагрев до заданной температуры осуществляется лишь непосредственно при отборе горячей воды.

Пример устройства двухконтурного конденсационного котла: 1 — коллектор продуктов сгорания; 2 — первичный теплообменник; 3 — горелка; 4 — электрод контроля пламени; 5 — вторичный теплообменник ГВС; 6 — сифон для отвода конденсата; 7 — предохранительный клапан контура отопления; 8 — панель управления; 9 — датчик расхода в контуре ГВС; 10 — моделируемый циркулярный насос; 11 — реле давления; 12 — глушитель дымо­вых газов; 13 — вентилятор горелки; 14 — электроды розжига; 15 — патрубок отвода продуктов сгорания

В большинстве моделей используется закрытая камера сгорания, в которую воздух подаётся с помощью специального вентилятора. Это более сложный вариант конструкции, и, в отличие от традиционных открытых камер, он позволяет добиться лучшего управления мощностью, что в целом обеспечивает более высокий КПД. Недостатком же является то, что требуется постоянное подключение к электросети.

У многих конвекционных котлов оптимизирована и система управления. Всё чаще используются разнообразные дополнительные устройства, например пульты дистанционного управления — ими комплектуются, скажем, серии Atmo и Deluxe (Navien). А в серии Smart (Navien) можно использовать в качестве панели управления смартфон или планшет.

Что ограничивает распространение конденсационных котлов? Во-первых, они достаточно дорогие. Разница в цене может составить и 30, и даже 100 %. Но учтите, что к цене котла нужно прибавлять стоимость приобретения и монтажа системы газоотведения и дымоудаления. Для конденсационных котлов данные системы обходятся значительно дешевле, поэтому цена «под ключ» для конечного клиента будет сопоставима. Во-вторых, для подключения конденсационных котлов требуется монтаж низкотемпературной системы отопления. Максимального КПД можно достичь только при использовании водяных теплых полов. Однако трудоёмкость монтажа, вероятность протечки трубопровода и не­угасаемая вера в исключительность радиаторного отопления не даёт тёп­лым полам завоевать популярность среди потребителей.

Сергей Чернов

Менеджер по продукту «Вайлант Груп Рус»

Плюсы конденсационного котла

Перечень достоинств конденсационного котла внушителен, что в конечном итоге и объясняет растущую популярность этого вида отопительного оборудования:

• Экономия топлива по сравнению с обычным конвекционным котлом может достигать 35%.
• Сокращение вредных выбросов при переходе от традиционных газовых моделей к конденсационным оценивается в среднем в 70%.
• Низкая температура отходящих газов дает возможность устанавливать пластиковые дымоходы, которые значительно дешевле, чем классические стальные.
• Низкий уровень шума повышает уровень комфорта проживающих в доме людей.

Поговорим о некоторых из перечисленных достоинств конденсационных котлов более подробно.

Экономия топлива при использовании в низкотемпературных системах

Расход топлива напрямую зависит от мощности оборудования и нагрузки, возложенной на систему отопления. Для обогрева дома площадью 250 м2 достаточно будет 28-киловаттного конденсационного котла с максимальным расходом газа 2.85 м3/ч. Классический котел той же мощности будет потреблять 3.25 м3/ч. При условии, что котел эксплуатируется шесть месяцев из двенадцати, в год вы будете экономить около 3000 руб. (при существующих ценах на магистральный газ для российских потребителей). Такую экономию, наверное, сложно назвать значительной – она даже не перекроет разницы в стоимости ежегодного технического обслуживания котлов.

Но взглянем на ситуацию глазами среднего европейского потребителя, которому природный газ обходится в четыре-пять (а то и больше) раз дороже. Сумма экономии в данном случае составит уже около 300 евро, а за это стоит побороться.

Расход газа в конденсационных котлах различной мощности:

Сокращение вредных выбросов

При сгорании органического топлива образуется углекислый газ, дающий при взаимодействии с водой углекислоту. Кроме того, в любом топливе всегда имеются примеси соединений серы, фосфора, азота и ряда других элементов. В процессе сгорания из них образуются соответствующие оксиды, которые, соединяясь с водой, тоже дают кислоты.

У обычных конвекционных котлов пары воды с примесью кислот (угольной, серной, азотной, фосфорной) выбрасываются в атмосферу. Конденсационные котлы лишены этого недостатка: кислоты остаются в конденсате. Впрочем, с учетом проблем с утилизацией конденсата пресловутая экологичность данного оборудования может быть поставлена под сомнение.

Минусы конденсационного котла

Конденсационный котел при всех его достоинствах нельзя назвать идеальным отопительным оборудованием, ведь не лишен он и недостатков:

• высокая цена;
• высокая стоимость теплообменника (и, как следствие этого, необходимость тщательно следить за состоянием всей системы отопления);
• нецелесообразность использования в высокотемпературных системах;
• сложность утилизации конденсата;
• чувствительность к качеству забираемого воздуха.

Цена

За дополнительные проценты тепловой энергии приходится расплачиваться. Технически конденсационный котел сложнее, а потому и стоит дороже. Стоимость хорошего бытового конденсатника от известного производителя в несколько раз превышает стоимость классического агрегата такой же мощности. Конечно, приобретается подобное оборудование не на одно десятилетие, а значит, имеет смысл отдать предпочтение инновационным технологиям, повышающим комфорт эксплуатации.

Условно все модели конденсационных котлов можно поделить на три ценовых категории – премиум, средний и эконом класс:

1. Премиум-класс рассчитан на немногочисленных покупателей. К конденсационным котлам премиум-класса относятся, например, модели немецких брендов. Это оборудование эффективно в работе и удобно в эксплуатации, отвечает европейским экологическим стандартам, изготовлено из материалов высокого качества.

«Премиальные» котлы обладают множеством полезных функций, существенно повышающих уровень комфорта при их эксплуатации: программирование режимов работы (например, поддержание температуры в помещении на минимальном уровне в отсутствие хозяев или небольшое снижение температуры в ночное время), погодозависимое регулирование, интеллектуальное взаимодействие с другими теплогенераторами, удаленное управление с помощью специальной программы на мобильном телефоне и т.д. Единственный минус – высокая цена.

2. Средний класс включает в себя товар подешевле, но с несколько более скромными потребительскими качествами. Это экономичные и экологичные агрегаты, соответствующие всем требованиям и обеспечивающие высокую производительность. Они отличаются широким набором функций, оснащены автоматической системой управления, самостоятельно изменяющей параметры в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.

3. Эконом класс рассчитан на тех, кто ради экономии готов смириться с более низким уровнем комфорта. «Массовый» товар всегда лидирует по уровню продаж. Лидирующие позиции на рынке конденсационных котлов экономкласса принадлежат корейским и словацким компаниям. Их продукция в два и более раз дешевле моделей премиум-класса. Еще одно достоинство этого оборудования – адаптированность к российским условиям эксплуатации. Недорогие конденсатники, имеющие простой функционал, спокойно переносят сбои в электроснабжении и перепады давления, когда дорогая автоматика перестает работать.

Оценивая свои финансовые возможности, необходимо учесть и неизбежные затраты на монтаж и запуск техники в эксплуатацию, которые тоже обойдутся вам очень и очень недешево.

Не следует забывать, что в процессе эксплуатации конденсационный котел обеспечивает экономию газа. Однако экономия эта столь призрачная, что окупятся вложения нескоро. Это означает, что перед покупкой конденсационного тепла стоит произвести предварительную оценку: оправдает ли стоимость сэкономленного топлива высокую цену оборудования.

Положительного экономического эффекта от приобретения такого котла следует ожидать только при определенных условиях – если он устанавливается в рассчитанном на постоянное проживание новом (читай «строящемся») доме с организованной низкотемпературной отопительной системой теплых полов. При этом величина эффекта напрямую зависит от средней зимней температуры, т. е. от региона, где расположен дом (принцип прост: чем больше требуется тепла, тем больше смысла в подобной технике).

Высокая стоимость применяемого теплообменника

Теплообменник – технически сложный и дорогой элемент. В случае его выхода из строя вы, как говорится, «попадаете на бабки». За те деньги, что вы потратите на покупку нового теплообменника и на оплату работы по его замене, вы легко могли бы приобрести новый конвекционный котел той же мощности.

Из этого следует, что необходимо тщательно следить за состоянием теплообменника. Промыть его, когда он забьется, будет крайне сложно. Устанавливая конденсационный котел, необходимо провести ревизию всей системы отопления – в ней не должно быть ржавых труб и радиаторов.

Сохранность теплообменника зависит и от качества используемого теплоносителя. Вода должна быть мягкой, иначе трубки быстро зарастут изнутри накипью. Наличие в воде ржавчины, посторонних взвесей, солей кальция и железа недопустимо.

Так как конденсат содержит кислоты, то теплообменник должен суметь противостоять их воздействию. Чаще всего теплообменники изготавливаются из силумина и высококачественной нержавеющей стали. Теплообменник из силумина производят метолом литья. Благодаря более низкой стоимости материала и технологии производства эти теплообменники стоят дешевле, по сравнению с теплообменниками из нержавеющей стали. Но есть у данных теплообменников и недостаток — они менее устойчивы к агрессивной кислотной среде.

Теплообменники из нержавеющей стали производятся путем сваривания отдельных деталей. Конечная стоимость таких теплообменников выше чем силуминовых. Однако они лучше противостоят кислотной среде и добавляют надежности оборудованию.

Нецелесообразность использования в высокотемпературных системах

Обещанный КПД 108-110% можно получить далеко не всегда – реальная цифра зависит от системы отопления. Существуют два принципиально разных типа отопительных систем – высокотемпературные и низкотемпературные. Отличаются они диапазоном температур теплоносителя на входе и на выходе из теплогенератора.

В обычных высокотемпературных отопительных системах соотношение температуры подаваемой воды и воды в обратном контуре обычно составляет 75-80°C к 55-60°C. Система с конденсационным котлом эффективна только в низкотемпературном режиме, т.е. когда соотношение температур подачи и «обратки» составляет 50-55°C к 30-35°C. Такое соотношение идеально, если обогрев жилища осуществляется с помощью теплых полов. В противном случае для согрева помещения потребуется установка дополнительных радиаторов с увеличенной в 2.5-3 раза полезной площадью поверхности, рассчитанных на температуру теплоносителя не выше 50°C.

Эффективность работы конденсационного котла определяется в первую очередь температурой теплоносителя на входе. Объясняется это просто: чем ниже температура воды в обратном контуре, тем интенсивнее происходит конденсация. КПД котла в низкотемпературной системе отопления (температура на входе/выходе составляет примерно 30/50 °C) может достигать тех самых 108-110%. Если же такой котел заставить функционировать в высокотемпературной системе (60/80 °C), то конденсата не будет, и КПД упадет до 98-99% – это больше, чем у обычных конвекционных котлов, но меньше, чем могло бы быть.

Таким образом, если вы хотите извлечь из конденсатника максимальную выгоду, решение о его установке нужно принимать еще на стадии проектирования дома. Если приобретать такой котел для уже существующего дома с уже существующей системой отопления, это означает неизбежную реконструкцию здания с заменой высокотемпературной радиаторной системы отопления на низкотемпературную систему теплых полов (а такой масштабный ремонт – это опять же немалые расходы, и экономический эффект всей затеи теряется).

Сложность утилизации конденсата

Использование конденсационного котла предполагает утилизацию конденсата. Причем образуется последний в немалых количествах – один литр из кубометра сгоревшего газа. Для примера: котел мощностью 25 кВт в час потребляет около 2.8 м3 газа, т. е. всего за один час его работы выделится чуть меньше 3 л конденсата, за сутки – 70 л.

Напомним, что конденсат – это раствор кислот, а значит, вопрос о том, куда его девать, вовсе не праздный. Хорошо, если ваш дом подключен к централизованной системе канализации. Даже по строгим европейским нормам котлам мощностью до 28 кВт специальной утилизации конденсата не требуется. Предполагается, что такое количество конденсата достаточно разбавляется бытовыми стоками, чтобы не нанести вреда канализационным трубам.

Но что делать владельцам частных домов с автономной канализацией? Выливать в септик нельзя – погибнут полезные (и дорогие) бактерии. Сливать на грунт недопустимо – произойдет засоление почвы, и со временем в этом месте ничего не будет расти. Вывозить на утилизацию 70 литров ежедневно – крайне затруднительно. Выход один – предусмотреть собственную отдельную систему для нейтрализации кислот, содержащихся в конденсате. На Западе, где требования к соблюдению экологических стандартов более жесткие, чем у нас, при установке конденсационного котла автоматически приобретается каталитический нейтрализатор.

Чувствительность к качеству забираемого воздуха

Немаловажный момент, на который стоит обратить внимание, если вы хотите, чтобы ваш котел функционировал нормально – отвод продуктов сгорания и доступ воздуха для горения.

Одно из отличий конденсационных котлов от конвекционных заключается в использовании камеры сгорания закрытого типа. Конвекционные котлы забирают воздух из помещения, конденсационные – с улицы. В первых для насыщения воздушнотопливной смеси кислородом используется естественная циркуляция воздуха (конвекция), во вторых предусмотрен вентилятор, нагнетающий воздух на горелку. Отвод продуктов сгорания в них, кстати, тоже осуществляется принудительно. Циркулируют воздушные массы, как правило, по коаксиальному дымоходу, представляющему собой конструкцию типа «труба в трубе». Забираемый воздух движется по внешней полости дымохода, отводящиеся продукты сгорания – по внутренней.

Из всего этого следует, что конденсатники должны быть очень чувствительны к качеству забираемого воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу турбины (вентилятора).

Большое значение для нормального функционирования конденсационного котла имеет не только чистота, но и температура воздуха на улице. Если доступ воздуха в систему осуществляется через коаксиальную трубу дымохода, то, как показывает практика, входной воздушный канал зимой, в морозы, может обмерзать, поскольку температура отводящихся дымовых газов достаточно низкая, и они не способны согреть стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД оборудования.

Чтобы этого не происходило и вам не приходилось периодически отогревать трубы для освобождения их от наледи, расчетом системы, ее монтажом, запуском и настройкой должны заниматься сертифицированные сервисные специалисты. Для настройки параметра, отвечающего за поступление воздуха в количестве, необходимом для сжигания топлива в котле заданной мощности, они используют газоанализатор. Без подобного спецоборудования требуемого КПД от котла не добиться. Кроме того, жителям районов с жесткими климатическими условиями, принимая решение об установке конденсационного котла, следует попросить разъяснений у представителей производителя о возможности эксплуатации подобного оборудования при данном диапазоне местных наружных температур.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. Поделиться:

Преимущества и недостатки традиционных газовых котлов и их характеристики

Классические котлы на газе, также известные как конвекционные котлы – нагревают проходящую через них воду исключительно за счет тепла, получаемого от сгорания голубого топлива. В этом процессе продукты горения проходят через теплообменник, отдают часть тепла жидкости, а затем отводятся сразу в дымоход, сохраняя высокую температуру в 110-250 °С, в зависимости от конкретной модели. При этом, достаточно большое количество энергии теряется вместе с уходящими через дымоход отработанными газами, поскольку в них содержится и водяной пар, который также можно использовать для обогрева помещений. По этой причине конвекционные газовые котлы имеют не слишком высокий КПД, что делает их не лучшим вариантом в деле экономии топлива. Но это вовсе не значит, что у таких аппаратов нет достоинств, благодаря которым можно сделать выбор в их пользу. Они, как и недостатки, представлены далее.

Преимущества традиционных газовых котлов:

• Доступная стоимость, обусловленная самыми простыми конструкциями, среди всех прочих типов нагревателей на голубом топливе;
• Максимально простой монтаж, демонтаж, а также ремонт – в случае необходимости;
• Компактные габариты настенных моделей, позволяющие размещать их в любом помещении, где есть возможность обустройства дымохода;
• Продуцирование малого количества конденсата в процессе работы;
• Напольные модели с долговечными чугунными теплообменниками отличаются очень большим сроком эксплуатации.

Недостатки традиционных газовых котлов:

• КПД даже самых продвинутых моделей в оптимальном режиме работы не превышает максимальных 81-84 %;
• Неэкономичное потребление топлива, что приводит к росту затрат на отопление;
• Невозможность использования таких агрегатов в сочетании с современными системами низкотемпературного напольного отопления.

Говоря о недорогих газовых котлах классического типа, нельзя не подчеркнуть, что для традиционного котла газового нужно таким образом проектировать отопительную систему, чтобы температура отработанных газов на выходе из нагревателя была не меньше 57 °С. В противном случае, на стенках его камеры сгорания, теплообменника и дымохода будет постоянно образовываться конденсат, который начнет их постепенно разъедать, существенно снижая срок эксплуатации оборудования. Кроме того, поскольку дешевые газовые котлы с традиционной компоновкой часто освобождаются от продуктов горения посредством естественной тяги в дымоходе, они забирают необходимый для сгорания газа воздух непосредственно из помещения, в котором устанавливаются. Соответственно, в этом помещении должна быть оборудована хорошая система вентиляции, компенсирующая потребляемый нагревателем объем кислорода.

Каскадные котельные установки

Нередко потребитель стоит перед непростым выбором — приобрести один отопительный котел большой мощности или установить несколько котлов малой мощности, соединенных между собой (так называемый каскад). В последнее время популярность приобретает именно последний вариант. Дело в том, что каскадные установки имеют ряд преимуществ:

• с их помощью обеспечивается высокий уровень резервирования системы отопления — на случай неисправности одного или даже нескольких котлов;
• с помощью каскада достигается увеличение диапазона модуляции мощности всей установки, что позволяет настроить ее на оптимальные режимы работы.

Сегодня установки из нескольких настенных конденсационных газовых котлов в каскаде можно встретить все чаще. Особенно в сегменте средних и больших мощностей оборудования, где конденсационные котлы успешно конкурируют с традиционными котлами. Наиболее часто каскадные установки используются для отопления коммерческих помещений, для крышных котельных жилых домов и для других объектов, где важно обеспечить наивысшую мощность источника тепла в наименьшем пространстве.