Конденсат в твердотопливном котле

Как избавиться от конденсата в котле

Что такое конденсат в котле

В окружающем воздухе всегда содержится влага. Вспомните запотевание стекол во влажную погоду или мокрые стены в ванной комнате. Когда происходит остывание воздуха или дымовых газов до критической температуры (до точки «росы») при соприкосновении с более холодными стенками котла или дымовой трубы, то происходит образование капель конденсата. Многие владельцы котлов сразу начинают паниковать, как только видят воду в котле и считают, что потек котел. Смешиваясь с частичками сажи, эта вода становится черной, густой, «похожей на нефть». Эта субстанция охватывает теплопередающие поверхности котла и значительно снижает теплоотдачу, происходит потеря мощности. Кроме того, эта жидкость имеет очень агрессивное свойство — она начинает разъедать стенки котла и сварные швы за счет образующейся сернистой кислоты. Если ничего не делать, то теплообменник и дымовая труба будут повреждены.

Конденсат может образовываться в самом котле (на стенках топки и в теплообменнике), а также в дымовой трубе. При этом с этим часто сталкиваются владельцы пеллетных котлов и твердотопливных котлов длительного горения, так как дымовые газы там имеют более низкую выходную температуру. Но все проблемы можно решить еще при проектировании котельной и использовании качественного топлива.

Количество конденсата зависит от окружающей температуры воздуха, влажности воздуха и влажности применяемого топлива.

Проблемы с дымовой трубой

Часто при использовании твердотопливного котла не уделяют особого внимания дымовой трубе. А ведь от нее практически на 100% зависит работа всей системы отопления. Нет достаточной тяги — теряется мощность котла, котел начинает дымить. Использован дымоход меньшего диаметра — также приводит к значительному снижению мощности, так как будет не достаточно кислорода для сжигания нужного количества топлива в единицу времени. Холодная труба, нет утепления — происходит образование конденсата, который начинает стекать по стенкам трубы в котел.

Если труба утеплена, но используется толстостенная стальная труба, то конденсат будет образовываться до тех пор, пока не прогреется вся труба. Если это будет пеллетный котел, то прогреть такую трубу будет достаточно сложно, так выхлопные газы имеют низкую температуру. Кроме того, котел на пеллетном топливе в режиме поддержания температуры в помещении может продолжительное время находится в выключенном состоянии, а при его включении снова будет происходить образование конденсата. Поэтому для любых пеллетных котлов мы рекомендуем применять только утепленные сэндвич-трубы (они обычно с толщиной стенок до 1мм). В крайнем случае можно подключить котел к кирпичному дымоходу. Котлы длительного горения также могут находится в режимах поддержания горения с низкой температурой дымовых газов, поэтому для них также желательно применять сэндвич-трубы, кирпичные дымоходы. Если же котел будет в основном эксплуатироваться в максимальных режимах мощности, то допускается применять толстостенные утепленные трубы.

С целью сокращения затрат на приобретение дымовой трубы, достаточно утеплить часть дымовой трубы, находящейся в неотапливаемых помещениях и на улице. Кроме того, в этом случае часть тепла от неизолированной трубы будет отдаваться внутрь помещения, сокращая дополнительно затраты на отопление.

Холодная кирпичная труба также может разрушиться от такой кислоты. Со временем на трубе заметны следы такого воздействия и через швы в кирпичной кладке дым начинает поступать внутрь помещений частного дома. Следует использовать качественный полнотелый кирпич и качественно заполнять кладочные швы. Рекомендуется чтобы толщина стенки трубы была не менее 25см. Для соединения кирпичной трубы с котлом можно использовать стальной отвод, подходящего размера.

Самый простой и более затратный способ решить проблемы с дымовой трубой – это использовать готовую утепленную нержавеющую трубу – сэндвич-трубу. Такая труба состоит из двух концентрических труб, между которых находится утеплитель. Толщина слоя утеплителя и материал внутренней трубы выбирается исходя из характеристик отопительного котла. К характеристикам котлов относятся температура дымовых газов и используемое топливо. Для твердотопливных котлов используют трубы из качественных нержавеющих сталей, стойких к агрессивной среде, например, сталь марки AISI 304, 310 или 316. Сэндвич-трубы достаточно легкие, а их монтаж не сложный. Трубы вставляются одна в другую с использованием обжимающих хомутов. Существуют различные соединительные элементы таких дымовых систем – тройники, переходы с патрубка котла на основную трубу, отводы, проходы через стены, проходы через перекрытия и кровлю.

Можно использовать асбест-цементную дымовую трубу. Однако, такие трубы «боятся» слишком горячих дымовых газов. Поэтому рекомендуется участок около 2 метров на выходе из котла выполнить из стальной трубы, а далее использовать асбест-цементную.

Правильная эксплуатация котла и системы отопления

Не включайте циркуляционный насос системы отопления при отрицательной температуре в системе отопления. Желательно включать насос после прогрева котла до температуры не менее 50-60 градусов.
В противном случае — также возникает проблема образования конденсата в топке котла и теплообменнике.
По мере работы котла и прогрева системы отопления конденсат, конечно же, испарится, но на это требуется время и дополнительная энергия на испарение влаги.

Возникает вопрос – как контролировать включение насоса?

Первый вариант – бесплатный – стоим рядом с котлом и контролируем температуру по термометру на выходе котла. После прогрева котла необходимо включить насос на минимальную скорость и наблюдать за изменением температуры. Если температура растет достаточно быстро, то необходимо увеличить скорость работы циркуляционного насоса. Оптимальным режимом с точки зрения экономичности и долговечности работы котла является поступления в котел теплоносителя с температурой 50-60 градусов.

Второй вариант – использовать блок автоматики, управляющий работой насоса системы отопления. Блок управления контролирует температуру на выходе котла и включает насос только при температуре на выходе котла выше заданного порогового значения. В котлах СТАРТ длительного горения, а также в пеллетных котлах циркуляционные насосы подключаются к блоку автоматики, в которых организованы эти алгоритмы включения насосов.

Третий вариант – организовать малый контур циркуляции через котел с использованием трехходового клапана и дополнительного циркуляционного насоса. Это обеспечивает наиболее правильный режим работы отопительного котла. Котел работает в одинаковом режиме и практически полностью исключается возможность образования конденсата (только в период запуска).

Выбор качественного топлива

Продлить ресурс вашего котла и облегчить себе процесс его чистки можно также, если будет применять качественное топливо — топливо с низкой влажностью. Естественно самым идеальным топливом, у которого влажность менее 10%, являются пеллеты и другое брикетированное топливо. Брикетированное топливо позволит также получить более длительное горение одной закладки топлива. Пеллеты же можно применять только в специализированном пеллетном котле. Таким образом, пеллетый котел и пеллетное топливо — это идеальная пара, которая позволяет максимально облегчить жизнь владельца такого автоматического твердотопливного котла.

Как избавиться от конденсата в твердотопливном котле

Избавиться полностью от конденсата невозможно, а вот уменьшить его количество – это по силам. Образование конденсата может длиться в течение 20-25 минут после растопки (если котёл обвязан правильно), и проходить длительное время, если котёл обвязан неправильно. Есть и другие причины образования конденсатных масс, устранение которых поможет уменьшить их и продлить срок службы котла.

Общие причины образования конденсата

Конденсат возникает от сжигания биомассы (дров, топливных брикетов), богатой влагой. Любой производитель котла в инструкции по эксплуатации указывает, что топка котла должна осуществляться сухим материалом.

Часто этот пункт игнорируется, и котёл топят чем придётся. Вода также присутствует в воздухе, попадающем в камеру сгорания.

Под действием высоких температур водяной пар соединяется с продуктами горения топлива и сажей. Становясь тяжелее воздуха, эта масса начинает оседать на всех поверхностях, с которыми соприкасается.

Конденсат на теплообменнике котла

Конденсат – слабые растворы кислот низкой концентрации, взаимодействующие с металлическими стенками котла.

В процессе этих реакций стенки котла медленно разъедаются. Капли конденсата осаждаются на стенках теплообменника. Пока они не высохли, на них прилипает сажа и под действием высокой температуры спекается в прочную теплозащитную корку.

Эта корка заметно понижает КПД котла, потому что нагретые газы не могут передать тепло металлическому теплообменнику. Корку крайне тяжёло очистить со стенок камеры сгорания, особенно, если котёл имеет развитую и фигурную систему теплообмена. Чтобы избежать такого налёта необходимо раз в месяц производить с котлом регламентные работы по удалению смол и дегтя.

Делается это с помощью металлического ерша и лопатки. Если корка прилипла прочно, тогда нужно растопить котёл и в топку добавить специальный порошок, повышающий температуру горения. Под действием больших температур деготь прогорает и превращается в легко удаляемую золу. Проводить такую процедуру самостоятельно не рекомендуется.

Чистка твердотопливного котла лопаткой

Это должен делать специалист. В противном случае температура теплоносителя может подняться выше 100 градусов, что неминуемо приведет к выходу из строя обвязки, если она выполнена из пластиковых труб.
Конденсат внутри котла образовывается в момент розжига. Длится этот процесс, пока стенки котла не прогреются и вода не начнет превращаться в пар, тем самым будет пройдена «точка росы».

Выпадает конденсат в виде капелек воды на все поверхности котла, как внутренние, так и наружные. Если стенки котла плохо защищены от коррозии, это может привести к ржавлению металла и появлению сквозных отверстий.

Видео: Чистка твердотопливного котла

Конденсат внутри дымохода

Если дымоход сделан неправильно, через него в котёл попадает 50-60% конденсата, выбрасываемого в процессе топки.

Конденсат в дымоходе

Как правило, для твердотопливных котлов дымоход делают самостоятельно, игнорируя все требованиями к его изготовлению. Чтобы устройство дымоотвода было изготовлено правильно, приведём эти правила:

• Диаметр дымохода должен соответствовать диаметру выходного отверстия в котле.
• После выхода из котла дымоход должен располагаться под наклоном. Длина наклонной трубы должна быть не менее метра, после чего его можно монтировать вертикально.
• На стыке наклонной и вертикальной части надо смонтировать отводную часть, уходящую вниз и оборудованную сливным устройством.
• На вертикальной части дымохода необходимо предусмотреть разъёмный участок для облегчения чистки дымохода от сажи.
• Трубу по всей площади надо укутать асбестовыми матами в теплозащитной отражающей оболочке.
• Сверху дымохода целесообразно сделать защиту от проникновения влаги в форме осадков.
• Высота дымоходной трубы должна быть не менее 5 метров.

Идеально такой дымоход будет выглядеть так. Из котла, стоящего возле стены, на улицу под углом, сквозь стену проложена труба в асбестовой рубашке. На улице, вдоль стены, дымоход поднимается вверх также укутанный в асбестовые маты.

Из уличного углового соединения вниз уходит отводной канал с краном. Вертикальная часть дымохода оборудована съемным участком и «шапочкой» вверху.

Есть другой способ избежать появления конденсата в дымоходной трубе – установить промышленно изготовленный дымоход из нержавеющей стали. Это лучшее решение с точки зрения долговечности, функциональности и эстетического вида.

Дымоход из нержавейки внутри шлифованный, и в отличие от обычной металлической трубы, имеет меньшую абразивность материала. Следовательно, налипание сажи на нём происходит менее интенсивно.

Между наружной и внутренней оболочкой такого дымохода проложен слой термостойкого утеплителя, что отводит точку росы и не даёт возможность образования конденсата. Нержавеющая сталь прогревается очень быстро, благодаря чему тяга в котле образуется мгновенно, что исключает задымление помещения в момент растопки котла.

Чтобы дымоход из нержавеющей стали (только AISI 304) служил долго и надёжно следует обратить внимание на стыковые соединения трубы (должны быть сварными) и на материал утеплителя (должен быть плотно уложен и иметь сертификат горючести).

Монтаж и демонтаж элементов такого дымохода при его чистке прост и не требует специальных навыков.

Конденсат под котлом

Такой конденсат может выпадать на наружной поверхности днища котла, если оно не оборудовано тепловой защитой. В большой мере появление влаги под котлом зависит от влажности воздуха в помещении. Это может привести к тому, что вода будет попадать на дрова, выложенные под котлом для просушки.

Использование такой древесины в качестве топлива приведет к повышенному образованию конденсата внутри котла. Для устранения такого явления нужно изолировать днище термостойким фольгированным утеплителем, что в свою очередь повысит КПД котла, но замедлит процесс сушки дров.

Избавление от конденсата путём правильной обвязки котла

Избавляться от конденсата можно различными способами. Одни из них эффективные, другие не очень. Но применение того или иного метода зависит от физической возможности просто его применить.

Есть совокупность мер, помогающая уменьшить количество образующегося конденсата:

• Включать циркуляционный насос не сразу после начала топки, а подождать, пока котёл наберет температуру (50-60 градусов).

Такой способ применим только для котлов со стальным теплообменником.

Если начать топить котёл с чугунным теплообменником и не дать возможность теплоносителю равномерно набирать температуру, после включения насоса и поступления холодной воды, теплообменный контур может не выдержать термоудара и расколоться.

• Можно сделать дополнительный смесительный узел с группой безопасности источником бесперебойного питания. Это практично, но дорого.
• Установка термостатических клапанов прямого действия, ориентированных только на температуру. Для их использования не требуются установка дополнительных контроллеров и подключения электричества. Они бывают двух видов: смесительные и распределительные и работают в комплекте с термической регулируемой головкой с капиллярным термометром.
• Смесительный клапан устанавливается на обратку. Капиллярный термометр закрепляется с помощью монтажной планки на систему обратного контура ближе к котлу. В месте врезки смесительного клапана (через него) надо соединить подающую и обратную линию, создав малый контур. Термическая головка, давя на шток смесительного клапана, не даёт возможность теплоносителю поступать в котёл через обратную линию. Жидкость движется по малому контуру, пока не начнёт набирать температуру. По мере роста температуры термоголовка плавно ослабевает давление на шток, давая возможность теплоносителю проходить в большой контур.

При создании малого контура обращения теплоносителя циркуляционный насос нельзя выносить за его пределы.

• Распределительный клапан имеет один ввод и два отвода, расположенных под прямым углом. Устанавливается на подачу после циркуляционного насоса, образуя дополнительный малый контур движения теплоносителя. Капиллярный термометр с помощью накладной пластинки монтируется на трубе обратки, но ближе к котлу, чем отвод от клапана.

При нагреве котла термоголовка закрывая шток распределительного клапана, направляет теплоноситель по малому контуру. Затем плавно открываясь под действием температуры, распределяет его в большой контур отопления. Это дает возможность плавно нагреть теплоноситель в системе, избежав теплового удара на камеру теплообменника, что особо чувствительно для чугуна.

Если твердотопливный котёл обвязать таким способом, через 15-20 минут после начала топки теплоноситель начнёт поступать в основной контур отопления.

Эта система позволит уменьшить образование конденсата в твердотопливных котлах, особенно длительного горения и пиролизных, куда закладывается много дров и требуется низкая интенсивность горения. Образование конденсата не будет страшно, если температура в теплообменнике будет поддерживаться на уровне 50 градусов .

Устранить появление конденсата полностью невозможно. Сократить его образование необходимо, для чего нужно придерживаться всех рекомендаций по установке и эксплуатации, написанных в инструкции производителем котла. При этом нужно не забывать, что твердотопливные котлы требуют обслуживания один раз в месяц.

Видео: Правильная обвязка твердотопливного котла

Почему плачет котёл

Образование конденсата в котле происходит только по двум причинам — неправильно выполнена обвязка, либо допущены ошибки при расчёте или монтаже дымохода. Обвязка — это совокупность элементов системы отопления, выполняющих функцию передачи нагретого теплоносителя от котла к батареям. Несоблюдение определённых условий установки тех или иных устройств и соединений становится причиной возникновения конденсата на теплообменнике.

Откуда берётся конденсат в котле?

Конденсат — это вода, которая образовалась на поверхности, имеющей значительно более низкую температуру, чем у окружающих её газов. Внутри работающего котла присутствует воздух, поступающий туда из внешней среды. И в этом воздухе всегда присутствует влага, даже несмотря на очень высокую температуру дымовых газов. Именно эта вода и оседает на металлических поверхностях внутри котла.

Роль охлаждённого материала в данном случае выполняет стальной или чугунный теплообменник. Теплообменник — это специальный замкнутый контур, по которому перемещается теплоноситель. От продуманности его конструкции будет зависеть, насколько эффективно передаётся тепло, полученное от сгорания топлива в камере сжигания, в систему отопления.

По законам физики вода, находящаяся в разогретом газе, конденсируется на охлаждённых поверхностях теплообменника. При появлении данного эффекта говорят, что «котёл плачет». Возникает естественный вопрос, «Почему плачет котёл?». Или другими словами, откуда берётся такая большая разница температур между разогретыми газами внутри теплогенератора и металлическим корпусом теплообменника?

Дело в том, что при старте работы котла, вода в системе ещё достаточно холодная. Нагрев внутренних газов в котле происходит значительно быстрее, чем нагрев теплоносителя. Так как циркуляция воды начинается сразу после включения котла, она ещё долго будет охлаждать стенки теплообменника. А разница температур нагретых газов и холодного теплообменника как раз и становится причиной того, что течёт конденсат.

Чем вреден конденсат?

На первый взгляд нет ничего страшного в том, что какое-то количество воды появляется внутри котла. Рано или поздно она всё равно испарится под действием высоких температур дымовых газов. Однако, здесь не всё так просто. На самом деле, в состав конденсата входит не чистая вода, а слабый раствор кислот. Кроме того, полного испарения конденсата может так и не случиться, если он появляется в слишком больших количествах.

Несмотря на низкую концентрацию, кислоты в составе конденсата способны разъесть металлический корпус котла даже за один сезон активной эксплуатации агрегата. В правильно настроенной системе отопления такого никогда не случится. Но обвязка теплогенератора, выполненная с ошибками приводит к тому, что конденсат образуется в течение всего времени работы котла. В результате этого он накапливается, и непрерывно воздействует на металлические поверхности, постепенно разрушая их.

Вторая проблема, связанная с появлением конденсата в том, что на него начинают налипать частицы сажи. В процессе сгорания топлива в дымовые газы выбрасывается некоторое количество сажи, большая часть которой выходит из котла по дымоходу на улицу. Однако, если на поверхности теплообменника находится какое-то количество конденсата, то небольшой процент сажи постоянно прилипает к этим каплям.

В итоге, со временем на теплообменнике возникает достаточно плотный слой. Если, к тому же, в процессе эксплуатации теплогенератора используются влажные дрова, этот налёт содержит в себе ещё и различные горючие смолы. Постепенное утолщение такой корки приводит к падению КПД котла, так как она изолирует металлический корпус теплообменника от тепла разогретых газов. Температура из топки на теплоноситель передаётся всё хуже и хуже с каждым последующим включением теплогенератора.

Ещё одна опасность, связанная с образованием налёта из сажи и смолы на поверхности теплообменника, в пожароопасности этой смеси. Чистка котла должна производиться не реже, чем раз в три недели. Это нужно для удаления налипших на стенках агрегата остатков продуктов сгорания топлива. Если не соблюдать данную норму, то образовавшаяся корка может загореться и привести к возникновению пожароопасной ситуации.

В техобслуживании теплогенератора есть одна особенность, которая не так очевидна на первый взгляд, но становится главной причиной слишком редкой чистки котла. Речь идёт о том, что современные твердотопливные агрегаты имеют достаточно сложную структуру, которая специально рассчитывается для повышения КПД устройства.

В результате, большое количество запутанных витиеватых ходов внутри котла значительно осложняет процесс его чистки. От чего со временем пропадает всякое желание выполнять данную процедуру с необходимой регулярностью. По этой же причине к некоторым местам конструкции и вовсе невозможно получить доступ, что ещё раз подтверждает необходимость решения проблемы с конденсатом.

Причины появления конденсата

Конденсация воды на теплообменнике внутри котла — это нештатная ситуация для правильно спроектированной системы отопления. Наиболее частая причина появления конденсата лежит в эксплуатации теплогенератора на неполной мощности. А это происходит в одной из двух возможных ситуаций:

1. По ошибке был установлен слишком мощный котёл
2. Выбор более производительного теплогенератора был сделан намеренно

Осознанное решение по установке более мощного котла принимается обычно в том случае, когда есть желание продлить работу устройства от одной закладки топлива. Эта задача решается эксплуатацией топки в «задавленном режиме», когда в камеру сжигания подаётся ограниченной количество воздуха. Или наоборот — ограничение устанавливается на выходе дымовых газов специальной заслонкой.

В обоих случаях топливо в камере сжигания не горит в полную силу, а понемногу сгорает и при этом медленно тлеет. Процесс тления приводит к образованию смолы на внутренних стенках котла и понижает его КПД. Но главное, что происходит в данном случае — это то, что температура дымовых газов не выходит на достаточно высокий уровень. Низкий градус прогрева газов не позволяет им эффективно испарять конденсат с теплообменника. Эта вода с определённым содержанием кислоты постепенно накапливается и разъедает корпус котла.

То же самое можно наблюдать, когда котёл изначально был рассчитан неправильно и имеет слишком высокую производительность для данной теплосистемы. Регулировка мощности устройства с помощью ограничения тяги приводит к описанным выше последствиям. Однако, это не означает, что другого выхода нет. Существует гораздо более эффективный, надёжный и безопасный способ, который позволит использовать котёл в полную силу, даже если он имеет избыток мощности.

Как убрать конденсат в котле?

Решение заключается в подключении дополнительной ёмкости для увеличения общего объёма теплоносителя — теплового аккумулятора (ТА). Этот буферный резервуар позволит эксплуатировать теплогенератор на полную мощность. В результате интенсивного горения топлива в камере сжигания, температура дымовых газов оказывается очень высокой. Благодаря этому эффективно испаряется любое количество конденсата на корпусе теплообменника.

Нет необходимости переводить котёл на неполную мощность, заметно теряя при этом в КПД. Теплогенератор с ТА может работать в полную силу, и система при этом не будет перегреваться. Все излишки тепла возьмёт на себя большая буферная ёмкость.

Кроме того, установка теплоаккумулятора даст возможность продлить работу системы отопления от одной закладки топлива. При грамотном расчёте объёма ТА, он запасает значительное количество тепловой энергии. Её хватает для полноценного прогрева теплоносителя в системе на протяжении несколько часов после полного сгорания топлива.

Решать вопрос с конденсатом нужно как можно раньше. По законам физики в любой теплосистеме какое-то время после старта вода неизбежно будет конденсироваться внутри котла. Однако, в теплогенераторе работающем на полную мощность этот период составляет не более 20-30 минут. За такой короткий срок конденсат не успеет нанести никакого вреда.

Эксплуатация твердотопливного котла в режиме максимальной мощности не только раз и навсегда решит проблему конденсации жидкости, но и увеличит эффективность сгорания топлива. Это в свою очередь приведёт к уменьшению затрат на отопление в холодное время года. Установка теплового аккумулятора — оптимальный способ, позволяющий использовать котёл в режиме наибольшей производительности при любых условиях. Вместе с тем, буферная ёмкость защитит отопление от закипания и повысит удобство работы с котлом за счёт увеличения периода между закладками топлива.