Преимущества конденсационного котла

Конденсационный газовый котёл появился на российском рынке более десяти лет назад. За это время у потребителей возник ряд вопросов. В чём инновация данного отопительного оборудования? Действительно ли конденсационные котлы лучше простых газовых? 

Строение конденсационного котла

Котлы делятся на одноконтурные и двухконтурные, напольные и настенные. Главная особенность конденсационного котла состоит в том, что у него есть два теплообменника. Первый теплообменник необходим для передачи теплоносителю энергии сжигаемого топлива, а второй добавляет тепло от рекуперации выхлопных газов.

Котёл оснащён следующими элементами:

• камерой горения закрытого типа с модулируемой горелкой;
• первичным теплообменником;
• камерой охлаждения выхлопных газов до +56–57 0С (точки росы);
• вторичным конденсационным теплообменником;
• вентилятором подачи воздуха;
• дымоходом;
• резервуаром для конденсата и системы его отвода.

Конденсатник практически всегда оснащается встроенным циркуляционным насосом для теплоносителя. Обычный вариант с естественным током воды по трубам отопления здесь редко применяется. Если насоса в комплекте нет, он приобретается отдельно.

Теплообменники в конденсационных котлах делают из нержавейки, либо из силумина (алюминия с кремнием). Эти материалы обладают повышенными кислотостойкими характеристиками. Обычная сталь и чугун не подходят.

Как работает котёл?

Конденсационная отопительная техника охлаждает продукты сгорания ниже точки росы, а также с пользой использует всю теплоту полученной конденсации.

Принцип работы котла следующий:

1. Нагреваемая вода получает основное тепло от сжигания газа в первом теплообменнике.
2. Теплоноситель проходит по всему контуру отопления, после чего ему необходимо остыть и попасть во второй теплообменник.
3. Во втором теплообменнике остывшая вода подогревается за счёт рекуперированного тепла и уходить в первый теплообменник. Цикл повторяется.

Для контроля температуры отработанных газов конденсационные котлы оснащены модулируемой горелкой, ход мощности которой составляет от 20 до 100%. Также в этом участвует и вентилятор подачи воздуха.

Вид топлива

Конденсационный котёл может работать на магистральном топливе (смесь газов с метаном), газгольдерном, либо баллонном (смесь пропана с бутаном с преобладанием первого компонента или второго).  Главное, чтобы горелка была рассчитана на работу с тем или иным типом топлива.

Значение температуры, при котором начинается конденсация, зависит от состава дымовых газов. А они, в свою очередь, определяются видом топлива и степенью насыщенности воздухом сжигаемой газо-воздушной смеси. Более эффективная работа котла наблюдается при сжигании метана - 55 °C (точка росы), а для дизельного топлива — 45 °C.

Пропан-бутановая смесь здесь в некоторой степени уступает. Причём чем больше доля пропана, тем лучше.

Почему КПД выше, чем у традиционных котлов?

Технические характеристики традиционного конвекционного котла следующие:

• Максимальная потребляемая тепловая мощность: 26,7 кВт (тепло, которое производится при сгорании топлива).
• Максимальная полезная тепловая мощность: 24,03 кВт (тепло, передаваемое теплоносителем в систему отопления).

Что мы видим? КПД равен 90%, потому что часть тепловой энергии уходит в дымоход вместе с продуктами горения. Поднять КПД выше технически сложно и экономически не оправдано. Если брат в расчёт конденсатник, то с ним ничего подобного не происходит. Благодаря двум теплообменникам он обладает высоким КПД: если сложить конденсационное вторичное тепло и основное от сожжённого природного газа, то выйдет как раз более 100%.  

Плюсы конденсационного котла

Существует определённое количество плюсов конденсатников, на которые стоит обратить внимание.

Компактность

Конденсационный котёл намного компактнее и легче традиционного. И это с учётом одинаковой мощности. Давайте разберём на конкретном примере. После разработки проектного решения и расчёта тепловых потерь здания для дома был выбран котёл мощностью 90 кВт. Оценим габариты и вес подходящего для этого проекта обычного и конденсационного котла одной марки: De Dietrich Innovens DTG 230–10 (1000х1113х930 мм; вес — 305 кг) и PRO MCA 90 (750х500х500 мм; вес — 68 кг). Выходит, что конденсационный котёл займёт меньше места в этом доме.

Меньше выбросов

Традиционный котёл имеет одинаковый принцип сжигания газа: горючий газ поступает под давлением на форсунку. За счёт сужения прохода и увеличения давления образуется струя. Благодаря особому геометрическому сечению сопла происходит инжекция или подмешивание первичного воздуха с образованием газо-воздушной смеси. После выхода смеси из сопла происходит вторичный подмес воздуха. Изменяя давление газа, можно менять скорость газовой струи и количество подмешиваемого воздуха.

В конденсационном котле используется принцип полного предварительного смешивания. При запросе на тепло сначала запускается вентилятор горелки, в зависимости от скорости которого открываются клапаны газового блока и газ подмешивается к воздушной струе. Всё это происходит за счёт разряжения, создаваемого потоком.

Благодаря такой схеме можно не только добиться глубокой модуляции мощности, но и уменьшить выбросы вредных веществ в окружающее пространство. Показатели следующие: по углекислому газу (СО2) на 40 %, а по оксидам азота (NOx) на 90 % меньше, чем стандартный котёл. А всё потому что пары кислот отводятся и утилизируются вместе с конденсатом.

Экономичность

Конденсационный котёл по своей сути является экономичным и эффективным генератором тепла. Он позволяет снизить затраты на газ до 15 %. Это с учётом грамотной эксплуатации и правильных расчётов.

А если сравнивать конденсационный котёл не с современной моделью обычного котла, а с газовым оборудованием, которое было выпущено несколько десятков лет назад, то экономия достигнет 30 %.

Удобство эксплуатации

Рассмотрим традиционный котёл с полезной тепловой мощностью 24 кВт. Его минимальная мощность - 11 кВт. Если у вас дом, площадь которого составляет 80 кв. метров, этой теплоты будет очень много. В итоге мы получим перегрев дома. Придётся открывать форточки для его охлаждения. Конденсатник можно настроить таким образом, чтобы он работал в пределах 4-12 кВт. А всё дело в теплообменнике, который, по сравнению с теплообменниками традиционных котлов, устойчив к конденсату. Чем меньше мощность, тем ниже температура. А где низкая температура, там и конденсат, которого традиционные сталь и чугун не переносят.

Если взять в расчёт большой дом, площадь которого, к примеру, 300 кв. метров, то здесь одного котла мощностью 35 кВт будет мало. В этом случае потребуется каскад из традиционных котлов. Либо всё это можно заменить на настенный котёл большей мощности - от 50 до 100 кВт.

Альтернативой каскаду вполне послужит напольный конденсатник. Диапазон мощности таких котлов от 110 кВт до нескольких мегаватт (при объединении в каскаде).

Универсальность использования

Конденсационный котёл можно использовать для радиаторов отопления и «тёплых полов».

Надёжные дымоходы

Температура дымовых газов в конденсационном котле низкая, однако конденсат может выпадать внутри дымоходной трубы. Чтобы труба не подверглась коррозии, используются дымоходы, изготовленные из специального жаростойкого пластика. Наклон трубы идёт в сторону котла. Это необходимо, чтобы конденсат сливался в него и отводился через штатный сифон.

Пластиковые дымоходы в этом случае нельзя заменять на кирпичные, алюминиевые или из нержавейки. В противном случае протекание или разрушение гарантированы. Противопоказаны и сантехнические трубы. Температуру дымовых газов они точно не выдержат. В результате просядут и потекут.

А вот чтобы пластиковые дымоходы не повредились, в котле предусмотрен температурный ограничитель. Принципе его работы такой: он выключает котёл, когда температура дымовых газов достигает 85 градусов.

Возможность установки каскада

Из конденсатников можно спокойно установить каскадную систему. К примеру, это будут два-три котла малой мощности. Они меньше шумят и вибрируют при работе. Это будет намного удобнее, чем если бы работали мощные и шумные модели. Таким образом упрощается монтаж домашней котельной и уменьшаются её габариты.

А благодаря наиболее гибкого регулирования процесса генерации тепла повышается общая эффективность применения отопительного оборудования.

Недостатки

Есть некоторые особенности конденсационных котлов, которые могут смутить пользователей:

1. Если использовать конденсатник в высокотемпературных системах обогрева, его эффективность снизится.
2. Котлы очень зависимы от энергии. Чтобы работала атоматика, циркуляционный насос и вентилятор, необходимо электричество.
3. Использование антифриз запрещено. Воду для системы отопления рекомендуется использовать предварительно подготовленную. Если на котле есть подпиточный узел, очень важно, чтобы вода туда попадала также после водоподготовки.
4. Высокая стоимость конденсационного оборудования может отпугнуть. Конденсатники стоят в 1,5–2 раза больше, чем модели классического конвекционного типа.

Отдельно стоит выделить неудобство утилизации ненужного конденсата. При сгорании 1 квадратного метра газа образуется 2 кв. м водяных паров. За день выходит от 15 до 20 литров конденсата с кислотностью pH = 3,5-4,5. Это сопоставимо с уровнем кислотности бытовых отходов - это плюс.  Однако весь этот конденсат следует куда-то девать. Его можно слить в канализацию, но при условии, что мощность котельной не более 250 кВт. Однако не сразу, иначе он уничтожит все полезные бактерии, которые используются в переработке отходов. Предварительно конденсат разбавляют водой в пропорции 1:25.

А если поблизости нет канализации? В этом случае следует предусмотреть установку автономной канализационной системы – септика. Конденсат сразу не сливают по той же простой причине – он погубит всю микрофлору в очистной системе. Что же делать? Необходимо иметь нейтрализатор конденсата. Обычно это ёмкость с мраморной крошкой. Масса такой ёмкости составляет от 20 до 40 кг. При прохождении через мрамор у конденсата из котла повышается pH. Жидкость становится нейтральной и не представляет опасности для бактерий в септике, ни для самой трубы. Менять наполнитель в таком нейтрализаторе требуется раз в 4–6 месяцев.

Нюансы

Стоит отметить, что раз в год необходимо проводить технический осмотр конденсационного котла. В этом аспекте от традиционного он не отличается. Кроме того, в нашей стране конденсационное отопительное оборудование не так распространено, как традиционное. Газовый конденсационный котёл ещё мало изучен, однако интерес к нему постепенно увеличивается. И это не просто так, ведь несмотря на высокую стоимость и некоторые неудобные аспекты, такой вид котла экономически выгоден. В процессе эксплуатации он вернёт все затраченные на него средства.