Что такое конденсационный котел

Устройство и принцип работы конденсационных котлов

По конструкции конденсационный котел (КК) в значительной мере напоминает принцип работы конвекционного агрегата с закрытой камерой сгорания.

Отличие только в том, что он дополнительно укомплектовывается вторичным теплообменным аппаратом и блоком рекуперации.

Конденсационные котлы, работающие на газовом топливе состоят из:

1. Закрытой топочной камеры с модулируемым горелочным устройством.
2. Первичным теплообменным аппаратом No1.
3. Камеры сгорания уходящих газов при точке росы до +55 С.
4. Вторичного конденсационного теплообменного аппарата No2.
5. Дымоотводящей системы.
6. Вентилятора для нагнетания подачи воздуха в котел.
7. Емкости для сбора и отвода конденсата.
8. Электронасоса для циркуляции теплоносителя.

Принцип работы конденсационных котлов:

1. Базовое количество тепловой энергии от сгорания газового топлива, греющая вода получает в теплообменном аппарате No1. Далее подающая вода из котла поступает в отопительный контур внутридомовой системы, где отдает тепло через радиаторы, охлаждается и направляется в низкотемпературный контур, на теплообменное устройство No2, где происходит глубокий отвод тепла дымовых газов, ниже точки росы +55С.
2. В теплообменнике No2 остывшая вода из обратного трубопровода системы отопления, нагревается за счет рекуперации тепла от конденсации влаги дымовых газов и поступает для основного нагрева в подогреватель No1 расположенного в зоне высоких топочных температур. Такая тепловая схема нагрева воды отопительного контура позволяет экономить до 20 % топлива.

3. Высокоточный контроль температуры отработанных газов, в конденсационном отопителе происходит благодаря высокому уровню автоматизации и применения модулируемой горелки с принудительной воздухоподачей и с диапазоном регулировки мощности от 20 до 100%.

Что происходит с конденсатом

Данным вопросом задаются многие люди, планирующие взять себе газовый конденсационный котел. Корпус данного прибора оснащен маленьким резервуаром, где, собственно, и скапливается конденсат. Из этого резервуара он поступает в канализационную систему. К слову, в Евросоюзе запрещается сливать такую жидкость в канализацию. Там каждый потребитель обязан утилизировать конденсационную влагу за собственные деньги.

И сколько конденсированной влаги появляется, например, за 24 часа? Если, скажем, речь идет о напольном котле мощностью в 30 киловатт, то он будет производить порядка 30-ти литров за сутки. Достаточно большой объем, отчего в Европе и запрещается сливать эту воду в канализацию. Но отметим, что некоторые современные модели оснащаются встроенным нейтрализатором – еще одним резервуаром, который заполнен калиевым и магниевым гранулятором (это, как известно, щелочные металлы). И когда конденсат (а в нем наличествуют кислоты) проходит через данную среду, то происходит химическая реакция. Как результат – появляются побочные вещества (вода и углекислота), а такую воду даже в Европе можно лить в канализационную систему.

Теперь вкратце поговорим о предельной производительности конденсационных котлов. Если вы приобрели одну такую модель, но при этом оставили старую отопительную сеть без разводки лучевого типа, то не говорите потом, что нет никакой экономии. Дело в том, что прибор будет функционировать эффективно исключительно при разогреве, в дальнейшем же все будет происходить «как прежде». По этой причине специалисты рекомендуют менять и разводку системы. Это первый момент.

Правила монтажа конденсационного котла и частые ошибки при монтаже

Монтаж конденсационного котла необходимо выполнять с учётом следующих правил и требований:

рекомендуется выбирать хорошо вентилируемое помещение для установки котла, отвечающее всем требованиям пожарной безопасности: высота потолков не менее 2,2 м, объём помещения – от 7,5 м3, площадь вентиляционного окна 0,025 м2;
расположение котла должно быть строго вертикальным;
перед выполнением крепления, важно разметить место для установки, чтобы подвести необходимые коммуникации заранее и продумать этапы установки;
крепить котёл нужно на специальный каркас, который имеется в комплекте поставки (только для высшего класса оборудования), либо на монтажную планку;
дымоход должен быть изготовлен из термостойкого пластика или коррозионностойкой стали;
горизонтальная часть дымохода от котла должна идти с небольшим наклоном в сторону помещения;
организовать отвод конденсата можно следующими способами: в централизованную канализационную систему или в отдельную ёмкость с последующей утилизацией.

Подключение конденсационного котла без наличия опыта проведения подобных работ может привести к следующим ошибкам:

1. Отвод конденсата выполнен за пределы отапливаемого пространства. В холодный период года это может быть чревато образованием ледяной пробки в трубке, в результате чего возрастёт вероятность выхода из строя котла.
2. Отвод конденсата выполняется в непредназначенную для этих целей ёмкость или вовсе не организован. Это является большой ошибкой, так как в конденсате могут содержаться токсичные или едкие вещества, требующие специальной утилизации.
3. Конструкция касается нагреваемой частью легко воспламеняемых или горючих веществ, что приводит к нарушению правил противопожарной безопасности.
4. Подключение газа выполнено без применения специальных герметизирующих прокладок, не установлены газовые фильтры. Последствия могут быть следующими: утечка газа либо засорение горелки внутри камеры сгорания соответственно. Эксплуатация при таких ошибках запрещена, так как повышается уровень взрывоопасности в помещении.
5. Не соблюдён угол наклона котла, который указан в требованиях по установке производителем. Это приведёт к нарушению режимов конденсации и циркуляции, может вызвать повышенный расход газа или снижение мощности нагрева.
6. Установка газового счётчика, который не соответствует мощностным характеристикам котла. В таких случаях либо будет недостаточным поток газа, либо выйдет из строя сам счётчик с вероятностью утечек.

Принцип работы

Стоимость конденсационного оборудования на порядок выше, чем цена обычных котлов отопления. Чем это обусловлено? Каковы отличия в принципе работы разных видов отопительного оборудования?

Принцип работы конденсационного котла

В котлах традиционного исполнения топливо поступает в горелку, потом транспортируется в камеру сгорания, там перерабатывается в тепло и отработанные газы. Тепло направляется на нагревание теплообменника, по которому циркулирует вода и разносится по всей системе. Отработанные газы выходят через дымоход на улицу.

Казалось бы всё просто, но в воздух выделяются газы, температура которых 140 градусов. Они могли бы быть использованы с пользой. Именно этот нюанс был учтён при изготовлении конденсационных моделей. Принцип их работы следующий:

• Первый теплообменник нагревается в результате сгорания топлива и отдаёт тепло теплоносителю. Вода нагревается, циркулирует по трубопроводу, отдаёт тепло помещению.
• Конденсационный теплообменник забирает тепло отработанных газов, охлаждая их ниже точки росы.
• На стенках вторичного теплообменника собирается пар, продукты сгорания отдают своё тепло воде, а в воздух выходят газы, температуры которых не превышает 40 градусов. Это то, чем отличается конденсационный котёл от обычного .

Обратите внимание! Чтобы предупредить коррозию, которая может быть вызвана конденсатом, в процессе производства оборудования используются высококачественные сплавы, которые отличаются стойкостью к воздействию химических веществ и коррозии

Устройство обычного и конденсационного газовых котлов

Обычные газовые котлы, в свою очередь, подразделяются на котлы с атмосферной горелкой (или с открытой камерой сгорания) и котлы с вентиляционной горелкой (с закрытой камерой сгорания).

Наиболее простое устройство имеют газовые котлы с атмосферной горелкой. Центральным элементом такого котла служит газовая горелка. Она разогревает теплообменник, по которому протекает вода (или теплоноситель), подающаяся в систему отопления, за счет сжигания газа. Продукты сгорания отводятся через дымоход благодаря естественной тяге, возникающей из-за разницы температур отводящихся продуктов сгорания и наружной температуры воздуха. Из помещения в котел постоянно происходит приток воздуха, необходимого для сжигания газа. Приток воздуха тоже происходит естественным путем. Отвод продуктов горения обеспечивается за счет стационарных дымоходов.

Андрей Милицын, Директор департамента продаж «Вайлант Груп Рус»

«Хочется отметить развитие конденсационной техники, динамика развития этого направления очень неплоха. Газовый котел Vaillant неизменно пользуется спросом у потребителей. Именно конденсационные котлы мы рассматриваем как ключевое направление для нашей компании, на нем фокусируем свои усилия

Иначе дело обстоит для котлов, оборудованных вентиляционной горелкой. В таких котлах забор воздуха производится с помощью вентилятора, который нагнетает в топку необходимый для сжигания воздух. А отвод газов производится с помощью коаксиальных дымоходов. Последние отличаются от стационарных тем, что труба для отвода газов проложена в центре трубы, подводящей воздух в топку (эта конструкция еще называется «труба в трубе»).

Сегодня на рынке представлены в различных модификациях настенные газовые котлы и напольные газовые котлы. Как уже следует из названия, настенные газовые котлы устанавливаются в навесном варианте, что экономит место, а напольные газовые котлы — на горизонтальной поверхности. Потребителю нужно знать, что настенные газовые котлы, в среднем, имеют меньшую мощность, чем напольные.

Помимо этого различают одноконтурные газовые котлы и двухконтурные газовые котлы. Двухконтурные газовые котлы, в отличие от одноконтурных, позволяют не только обеспечить отопление дома, но и снабдить его горячей водой из крана. Разумеется, более выгодно применять газовый котел и для отопления, и для производства горячей воды, потэтому двухконтурные газовые котлы более популярны. Пока речь шла о конвекционных газовых котлах.

Устройство обычного и конденсационного газовых котлов

В случае с конденсационными газовыми котлами производители тоже предлагают, как настенные, так и напольные модели. Причем, в последнее время неофициальное лидерство захватил конденсационный настенный котел. Это связано с возможностью каскадной установки газовых конденсационных настенных котлов. 

Конденсационный газовый котел имеет более сложное устройство, чем традиционный. Во-первых, продукты сгорания в таком котле имеют значительно более низкую температуру, чем в обычном, поэтому без вентилятора и коаксиального дымохода в этом случае не обойтись. Во-вторых, в котле конденсационного типа установлено два теплообменника — первичный и вторичный. Именно вторичный теплообменник позволяет в буквальном смысле «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю, т.е. утилизировать. Напомним, что водяной пар является одним из продуктов сгорания, т.е. образуется при горении газа. В-третьих, в конденсационном котле следует предусмотреть устройство для сбора и отвода конденсата.

Образование конденсата

Полученный конденсат уже не является чистой H20, а представляет собой смесь из различных неорганических кислот с относительно невысокой концентрацией. Однако из-за постоянного повышения температуры внутренних узлов его относят к агрессивным составам. Чтобы предотвратить развитие деформации из-за воздействия конденсатов, конструкции котлов изготовляют из кислотостойких материалов. В их качестве может использоваться:

• нержавеющая сталь;
• симулин (алюминиево-кремниевый сплав).

Конденсация пара должна происходить только во вторичном теплообменнике. Если она пойдет дальше, в дымоход, это снизит тепловой потенциал установки, а также негативно повлияет на материал трубы. Из-за этого для производства дымоходов тоже принято использовать нержавейку или пластик, а отдельные горизонтальные узлы помещают под небольшим углом, чтобы конденсат сливался обратно в котел, а не выходил наружу

Важно понимать, что газы, которые выходят из конденсатника, остужены до невероятно низких температур, а все, что не перешло в состояние конденсации в котле, начнет конденсироваться непосредственно в дымоходе

В разную пору года и суток от котловой установки требуется определенный объем тепла, который регулируется горелкой. Этот элемент может быть как модулируемый, поддерживающий плавное изменение мощности, так и немоделируемый, у которого показатели мощности фиксированы в определенном диапазоне. Последний вариант подразумевает регулировку частоты включения горелки исходя из предпочтений хозяина. Однако в современных котлах для жилых помещений задействуются моделируемые горелки.

Получив общее представление об кондиционных котлах отопления, принципе их действия, а также типах горелок, можно более серьезно подходить к вопросу приобретения системы и последующего монтажа. Но в большинстве случаев базовой информации не хватает, чтобы убедиться, что предстоящий выбор оправдает себя. Поэтому многие люди желают подробно изучить основные преимущества и недостатки конденсационных котлов.

Критерии выбора

Конденсационный газовый котёл, всвязи с его высокой стоимостью, необходимо выбирать наиболее тщательно опираясь на следующие критерии:

• рекомендуется приобретать сертифицированное оборудование от известных брендов, которые могут гарантировать полное соответствие заявленных характеристик, а также предоставить гарантию и сервисное обслуживание;
• мощности нагрева должно хватать для отопления определённой площади помещения с учётом разницы температур внутри и снаружи зданий, а также протяжённости коммуникаций с теплоносителем;
• способа установки, в зависимости от количества места и технических условий эксплуатации котла;
• комплектации, в которую могут не входить дорогостоящие аксессуары или компоненты, без которых невозможно подключить и эксплуатировать котёл;
• функциональности, способов и удобства управления;
• возможности подключения дополнительного отопительного контура;
• уровня расхода газа и воды.

Конденсационный газовый котел – принцип работы

Основным принципом работы любого оборудования конденсационного типа является способность пара в процессе охлаждения переходить в жидкое состояние.

Сам процесс перехода сопровождается высвобождением некоторого количества тепловой энергии, что позволяет значительно снизить расход топлива и повышает коэффициент полезного действия.

Принцип действия конденсационного оборудования представлен несколькими поочередными этапами:

• прохождение продуктов сгорания через первый теплообменник, с охлаждением до температурных показателей выше точки росы и передачей тепловому носителю порядка 90% всей энергии;
• подача продуктов сгорания внутрь конденсируемого теплообменника с последующим их охлаждением до температурных показателей в 50оС;
• осуществление конденсации пара и передачи скрытой энергии на уровне 10% тепловому носителю;
• поступление конденсата внутрь специального резервуара, и последующее его выведение посредством специальных труб нейтрализующих резервуаров.

Следует отметить, что для изготовления конденсируемого теплообменника обязательно должны применяться современные и высококачественные материалы, обладающие отличными противокоррозионными характеристиками.

Принцип работы конденсационных котлов

Чаще всего с этой целью используются алюминиево-кремниевые сплавы, а также надежная нержавеющая сталь, отличающиеся долговечностью и не подвергающиеся разрушению под действием агрессивных конденсатов.

В современном отопительном оборудовании, представленном газовыми котлами, показатели распределения включают в себя полезную энергию, лучистое тепло и потери, удаляемые с продуктами сгорания непосредственно в атмосферу, но КПД конденсационного котла выше традиционных приборов примерно на 15%.

Конденсационные процессы протекают внутри специальной камеры – теплообменника, который обладает значительной площадью, а вся отобранная тепловая энергия полностью возвращается непосредственно в отопительную систему.

Конденсационные котлы отопления типы и производители

Отопительные приборы с использованием конденсации могу быть напольного или настенного исполнения. Настенные имеют, как правило, небольшие мощности (до 100 кВт, редко до 120 кВт) и небольшие размеры. Некоторые модели оборудования используются исключительно на отопление, некоторые готовят также горячую воду для бытовых нужд (ГВС). Причем горячая вода может готовиться в некоторой емкости (бойлерного типа) или разогреваться в змеевике (проточного).

Настенный конденсационный котел имеет небольшие размеры

Фирма Vaillant (Вайлант) производит конденсационные котлы как настенном исполнении, так и в напольном варианте. Есть модели с проточным нагревом воды для ГВС в пластинчатом теплообменнике, а есть емкостного типа. Оборудование может изменять мощность работы в широком диапазоне минимально — 20-28% от номинальной.  Имеется встроенный автоматический воздухоотводчик, есть возможность переоборудования под сжиженный газ, простая установка параметров при первом пуске. Напольные агрегаты могут использоваться в каскадной связке для отопления и обеспечения горячей водой многоэтажных домов. Имеется контроль безопасности всех основных параметров (контроль пламени, температуры теплоносителя, дымоотведения)

Конденсационные котлы Vaillant настенные и напольные

Конденсационные котлы Baxi (Бакси) также выпускаются в настенном и напольном варианте. Котлы этой фирмы линейки Luna отличает возможность подключения внешнего бойлера для горячей воды.  Линейка NUVOLA COMFORT ориентирована на подготовку большого количества горячей воды. Также имеется автоматический контроль как за температурой теплоносителя в отопительной системе, так и за температурой воды в ГВС. К стандартному набору контроля параметров системы добавлена система защиты от замерзания и антибактериальная обработка. Линейка Baxi Duo-tec автоматически адаптируется под качество подаваемого топлива и тип дымохода, имеет автоматический байпас и моделируемую мощность горелки, которая подстраивается также под погодные условия. Напольные конденсационные котлы Бакси отличаются небольшими габаритами и широким выбором функций, могут работать в каскаде и обеспечивать большие частные дома, производственные,  промышленные помещения,  многоквартирные здания.

Конденсационные котлы отопления Baxi («Бакси»)

Итальянские конденсационные. Линеек оборудования несколько: Power Plus, Mynute Green RSI и CSI,  Exclusive Green RSI и CSI, Exclusive Boiler Green. Особенности агрегатов Power Plus – патрубки удаления дыма и забора воздуха выполнены раздельно, биметаллический первичный теплообменник, обширный перечень функций автоматики. В линейке Mynute Green RSI и CSI теплообменник алюминиевый авторской конструкции, в линейке CSI присутствует пластинчатый теплообменник для нагрева воды для ГВС, модификация RSI позволяет подключить наружный бойлер. Как и в любом подобном оборудовании европейских производителей, имеется обширный перечень защитных программ и контроля системы, блокировка оборудования при несоответствии параметров.

Конденсационные котлы отопления Beretta («Беретта»)

Конденсационные котлы от немецкой фирмы «Будерус» Logamax имеют неплохую репутацию, но есть у них одна особенность: даже настенные варианты не выпускают малой мощности. Самый маломощный котел имеется в линейке Logamax PLUS GB112  – 29-60 кВт. Все остальные котлы рассчитаны на еще большие объемы. Они могут использоваться для обогрева нескольких коттеджей, расположенных неподалеку (каскадного типа). Есть некоторые ограничения по монтажу: желательна установка в подвале или на чердаке.

Конденсационные котлы «Будерус» Logamax

Теплообменник в Logamax  используется из ребристых труб, изготовленных из кремний-алюминиевого сплава, благодаря чему годовой коэффициент использования топлива – 109%. Установлена на котле керамическая плоская горелка, которая воспламеняется при помощи электрода накаливания, что приводит к понижению шумов при воспламенении газо-воздушной смеси. Количество подаваемой смеси зависит от наружных температур и определяется автоматикой при помощи датчиков.

Напольные конденсационные котлы Buderus имеют очень большие мощности – от 120 кВт, работать могут в каскаде. Подходят для отопления больших коттеджей и многоэтажных домов, производственных помещений.

Особенности конденсационных котлов

Исходя из законов физики, необходимо понимать, что хоть незначительные потери тепла в любом случае неизбежны и КПД не достигнет 100%. По сравнению с газовыми котлами, конденсационные котлы характеризуются более высокой экономичностью. Этот показатель у конденсационных котлов выше примерно на 15-20%.

КПД конденсационного котла

Конденсационные котлы оснащены более современными горелками, что снижает на минимум вероятность неполного сгорания топлива. Вместе с отработанными газами выделяется намного меньше вредных веществ и также понижается температура отходящих газов, которая редко превышает отметку 40 градусов. Для таких котлов можно использовать и пластиковые дымоходы, что позволяет сэкономить на данном компоненте отопительной системы. Также уменьшаются затраты на установку дымоходов.

Чаще всего конденсационные котлы бывают настенного типа, однако встречаются и мощные напольные устройства. Такие котлы редко используются для жилых помещений. В основном, их можно встретить в офисных помещениях или на производстве.

Настенный конденсационный котел

Главное отличие от обычных котлов состоит в том, что в конденсационных котлах теплообменник выполнен из материалов, обладающих хорошей устойчивостью к воздействию различных кислот. Обычно такими материалами служат нержавеющая сталь или силумин. За счет высокой кислотности и образуется конденсат, а он вызывает процесс коррозии, если будут использованы такие сплавы, которые применяются для изготовления котлов неконденсационного типа.

Эксплуатационные преимущества конденсационных котлов

Газовый настенный конденсационный котел, как и напольный, обладает рядом положительных свойств:

• практически бесшумная работа. Устранить шумовые эффекты помогают особенности конструкции котла, что очень удобно при использовании его внутри жилого помещения;
• максимальная мощность достигается при низкой температуре отопления;
• экологичность и длительный срок службы. Благодаря высококачественным материалам срок службы таких котлов в 2 и более раза превышает срок службы обычных газовых котлов. А новые технологии конструкции горелок значительно уменьшают количество вредных выбросов;
• экономичность, за счет возможности модуляции мощности котла. Экономия, по сравнению с традиционными аналогами составляет примерно 10%.

Настенные конденсационный двухконтурные газовые котлы, как и одноконтурные, применяются либо в совокупности с системой теплого пола, либо для радиаторного отопления.

Где купить конденсационный газовый котёл

В Москве и МО

1. MirCli (mircli.ru/kotly-otopleniya/nastennye-gazovye-kotly/kondensacionnye) – пр-т Ленинградский д. 80, корпус Г, тел. +7 (863) 303–35–06, +7 (800) 775–29–90.
2. ТеплоДвор (teplodvor.ru/kotly-otoplenija/kondensatsionnye-kotly/best.html) – мкр. Балашиха-1, ул. Советская д. 35, тел. +7 (495) 48–132–48, +7 (800) 775–21–95.

В Санкт-Петербурге и ЛО

1. ЭкспертКотлов (expert-kotlov.ru/kotly/konstruktsiya/kondensatsionnye-kotly) – ул. Типанова, строение 40, офис 24, тел. +7 (812) 958–37–49, +7 (812) 958–09–48.
2. ProTeplo (proteplo-spb.ru/products/kondensacionnye-gazovye-kotly) – ул. Чугунная, д. 14, л. К (въезд с Менделеевской 5), тел. +7 (812) 507–88–09, +7 (800) 775–63–03.

В целом конденсационные газовые котлы неплохо подходят для реализации желания большинства владельцев домов и квартир – управлять микроклиматом в помещении вне зависимости от погоды. А в долгосрочной перспективе они помогут сохранить чистоту окружающей среды и свои деньги, уменьшив расход топлива.

Заключение

Эксплуатация конденсационных газовых котлов требует особых условий. Иначе добиться ожидаемого результата не получится. Специфика состоит в необходимости работы с низкотемпературными системами.

Степень нагрева обратного потока не должна превышать температуру конденсации дыма, что невозможно для обычного радиаторного контура в условиях суровой российской зимы. Поэтому надо либо использовать теплый пол, либо решать вопрос с помощью низкотемпературного отопительного контура.

В целом, конденсационные котлы подходят только для южных регионов с мягкими и непродолжительными зимами.