Що таке конденсаційні котли?

Конденсаційний котел – це газовий котел, робота якого ґрунтується на принципі конденсації. Завдяки своїй сучасній конструкції такий газовий котел опалення дозволяє зробити обігрів приміщень ще більш економічним і комфортним.

Розберемо докладніше, що таке котел конденсаційного типу, чим він кращий за звичайний і чому його ККД більше 100%.

Конденсаційний котел: принцип роботи

Щоб краще зрозуміти, в чому особливість газового конденсаційного котла, порівняємо його роботу з традиційним.

У звичайному газовому котлі продукти згоряння у вигляді гарячих газів, що відходять, проходять через теплообмінник котла, де віддають більшу частину своєї енергії теплоносія. Велику, та не всю. Потім, через димар ці гази, що відходять, викидаються в атмосферу – і разом з цим втрачається частина невикористаної теплоти, адже разом з газами йде і водяна пара, що утворюється при згорянні палива. Саме ця пара і забирає з собою приховану енергію. Суть конденсаційного котла в тому, що він здатний зберігати та передавати системі опалення цю енергію.

При охолодженні пара перетворюється на рідину, тобто конденсується, вивільняючи при цьому певну кількість теплоти. У звичайному котлі йде боротьба з конденсацією, у цьому ж варіанті конденсація лише вітається. Конденсація відбувається у спеціальному теплообміннику збільшеної площі, який відбирає тепло для системи опалення.

Чому ККД понад 100%?

ККД (коефіцієнт корисної дії) конденсаційного котла зазвичай становить близько 108-109%, тоді як у звичайного – 92-95%. Як це можливо? Адже ККД характеризує ефективність котла, співвідношення споживаного палива до обсягу тепла, що виділяється. Простіше кажучи, якщо ККД котла більше 100%, він повинен віддавати енергії більше, ніж споживати. А енергія, як ми знаємо, не виникає з нізвідки.

Причина таких неймовірних характеристик у наступному:

Кількість теплоти, яка може бути отримана при повному спалюванні одиниці палива, включаючи частку, що вивільняється при конденсації пари, називається "найвищою" теплотою згоряння палива. Та ж кількість теплоти, але без урахування теплоти конденсації, називається "нижчою" теплотою згоряння палива.

Зрозуміло, що за законами фізики втрати енергії неминучі і ККД не може перевищувати стовідсоткову "планку". Але давні філософи говорили, що, перш ніж розпочинати суперечку, слід домовитися про тотожність термінів. У цьому полягає суть такої величини ККД: для порівняння теплової ефективності конденсаційних газових і звичайних газових котлів обчислення виконується з урахуванням значення нижчої теплоти згоряння. Історично склалося те, що це фізичні розрахунки велися виходячи з вимірюваного значення нижчої теплоти згоряння. Отже, це реальний ККД, а не порівняльний, чи умовний.

При цьому необхідно відзначити, що і при обчисленні ККД на основі значення вищої теплоти згоряння величина ККД конденсаційних котлів виходить досить високою і значно вище, ніж звичайних газових котлів.

Переваги

Крім високої ефективності, серед «плюсів» таких опалювальних пристроїв як конденсаційні газові котли Viessmann, Bosch чи Protherm можна виділити їх більш високу економічність приблизно на 15-20% вище в порівнянні зі звичайними. Крім того, в таких котлах використовуються високотехнологічні пальники, які забезпечують приготування паливно-повітряної суміші в оптимальних для даного режиму горіння пропорціях (з безперервним контролем співвідношення газ-повітря), що зводить до мінімуму ймовірність неповного згоряння палива. В результаті в газах, що відходять, значно знижується кількість шкідливих викидів, а низька температура відхідних газів, часто нижче 40°С, дозволяє використовувати димоходи з пластмаси, що зменшує витрати на їх монтаж.

Конструкція та експлуатація

По виконанню конденсаційні котли для опалення подібні до традиційних. Зазвичай вони виконуються в настінному варіанті, хоча випускаються і пристрої високої потужності, які застосовуються в промислових або офісних приміщеннях. Вони відрізняються від звичайних котлів тим, що теплообмінник в них інший і виконується з кислотостійких матеріалів, таких як силумін або нержавіюча сталь. Адже водний конденсат, що утворюється, за рахунок підвищеної кислотності може викликати корозію сталі і чавуну, що застосовуються при виробництві звичайних котлів. Формою теплообмінник може виконуватися, наприклад, у вигляді труб складного перерізу з додатковими спіралеподібними ребрами. Усе це робиться збільшення площі теплообміну і, підвищення ефективності роботи котла. Крім цього, у газовому конденсаційному котлі застосовано вентилятор, встановлений перед пальником, який "висмоктує" з газопроводу газ, змішує з повітрям і направляє до пальника робочу суміш газу з повітрям.

Видалення димових газів, як правило, здійснюється через коаксіальні димоходи, які зазвичай виготовляються з термостійкого пластику. А керований електронікою насос оптимізує потужність опалення, економить електроенергію і знижує шум від теплоносія, що протікає в опалювальній системі.

Хоч би яким досконалим був котел, ефективність його роботи значною мірою залежить від параметрів системи опалення. Чим нижча температура води, тим повніше відбуватиметься конденсація водяної пари, отже, тим більша частка прихованої теплоти повертатиметься у систему. Таким чином, тим вищим буде і ККД котла. Зрозуміло, і систему опалення під конденсаційний котел слід застосовувати відповідну, розраховану на нижчу температуру теплоносія. При проектуванні потрібно ставити умову, щоб температура теплоносія у зворотному контурі не перевищувала 60°С за будь-яких умов зовні. У такому разі при відносно невеликому морозі температура у зворотній лінії складатиме близько 45-50 °С і котел працюватиме в режимі конденсації. Всі необхідні умови дотримуються в системах опалення підлоги або системах низькотемпературного панельного опалення. Режим конденсації у разі забезпечується протягом усього періоду опалення. Необхідна умова для роботи котла в конденсаційному енергозберігаючому режимі - температура теплоносія на вході в котел менше 57°С. Чим температура нижча, тим краще відбуватиметься конденсація і тим вищою буде ККД котла.

Але навіть якщо встановити такий котел на місце старого звичайного, не змінюючи систему опалення, все одно більшу частину часу він працюватиме з ефектом конденсації, тобто ефективніше, ніж старий. Пов'язано це з тим, що найхолодніші дні становлять у нашому кліматичному поясі близько 10% тривалості опалювального періоду, отже протягом дев'яти десятих цього періоду конденсація можлива.

Нарешті, випускаються моделі, застосовувані як опалення, так нагрівання гарячої води, і потужність їх може становити 20-100 кВт. Для побутових цілей цього більш ніж достатньо, а для промислового або офісного застосування випускаються потужніші моделі в підлоговому виконанні. Пропонуються також комплекти для підключення котлів, розширювальні баки, нейтралізатори конденсату залежно від потужності установки, засоби для нейтралізації, запобіжні пристрої, а також комплекти трубної обв'язки котлів та підключення гідравлічної стрілки, системи відведення димових газів. На ринку є одноконтурні та двоконтурні моделі для настінної або підлогової установки.

Варто відзначити, що в Європі це наймасовіший тип опалювальних приладів, а в багатьох країнах встановлення будь-яких інших газових котлів, крім конденсаційних, заборонено. Причина - нижчі викиди шкідливих речовин і вищий ККД. Так деякі держави дбають про своїх громадян, забороняючи продавати не економічне та не екологічне обладнання.