Описание конденсационного котла, рекомендации к использованию

Многие хотели бы получать для отопления дополнительную энергию и экономить таким образом приличные деньги. Оказывается, резерв имеется в отработанных газах, которые в обычном котле выводятся в дымоход. Рассмотрим откуда берется чудесным образом энергия «которой раньше не было», в конденсационном котле.

Откуда берется дополнительная энергия

Газы, которые выделяются при сжигании топлива, или проще сказать – дым, содержат около 20 процентов водяного пара. Когда водяной пар будет конденсироваться обратно в воду, он выделит некоторое количество энергии – тепловыделение фазового перехода.

Бутылка, вынутая с холодильника, на своей поверхности конденсирует воду – появляются капельки, при этом она ускоренно нагревается, так как водяной пар при переходе в капельки воды выделяет тепло.

Количество энергии, которую может выделить водяной пар при переходе в воду, весьма значительное.

Работа конденсационного котла основана на технологии получения дополнительной энергии от конденсации водяных паров находящихся в газах, полученных при сгорании топлива.

В обычном котле, после сжигания топлива отработанные газы с температурой выше, чем точка росы, выводятся наружу через дымоход. В дымоходе или на улице они «ловят» точку росы, в результате образуется туман, из трубы капает жидкость, стекает по наклону…

В конденсационном котле газы попадают еще и на второй холодный теплообменник, на котором водяной пар преобразуется в воду.

Принцип работы конденсационного котла

Температура второго теплообменника будет определяться температурой теплоносителя в системе. Обычный котел чаще работает со следующей температурой жидкости: подача — 80 град С, обратка — 60 град С.

А если использовать такой режим: подача — 50 град С, обратка — 30 град С, то на столь холодном теплообменнике начнется конденсация водяных паров, причем она будет тем полнее, чем ниже его температура.

Энергия, которая выделяется при переходе пара в воду, называют скрытой. Она не учитывалась ранее при расчетах КПД (отношение количества тепла, которое будет передано теплоносителю при сжигании газа в котле к теплоте сгорания топлива) оборудования, в котором происходит процесс горения.

Поэтому, если произвести расчет КПД по старой методике, то для конденсационного котла получится 109%. И это не рекламный трюк, такие цифры дают самые авторитетные электротехнические компании своим конденсатным котлам.

Естественно, что столь высокий КПД будет достигнут только при низкотемпературном режиме работы этого оборудования, а значит и всей системы отопления.

Технические особенности

Также важно, что конденсационные котлы по сравнению с обычными, более экологичные, меньше загрязняют окружающую среду. Окислы азота, которые образуются в процессе горения, во многом связываются выпадающей росой и вместе с конденсатом уходят в канализацию.

Выпадающая роса довольно агрессивна по отношению к металлу. Поэтому вторичный теплообменник в конденсационных котлах выполняется из особо устойчивых к коррозии сплавов стали или силумина.

Наиболее востребованы для частных домов и квартир одноконтурные газовые конденсационные котлы, которые навешиваются на стену.

Но не проблемно отыскать и двухконтурные котлы, и напольные мощные агрегаты с первичной чугунной камерой сгорания, а также напольные, совмещенные с бойлерами в одном корпусе.

В конденсационных котлах применяются последние технические новшества. Выпускают их самые известные производители.

Применение

Сейчас в ряде стран приняты законы, направленные на энергосбережение и охрану природы, согласно которым запрещается применять теплогенерирующее оборудование без вторичной утилизации тепла, — кроме конденсационных котлов, других нельзя.

Сейчас это принято в Англии, Голландии, но введение этих законов подготавливается и в Германии, Франции, Испании и др. странах. Так, например, в Голландии количество применяемых в частных домах конденсационных котлов приближается к 100%. В Германии же эта цифра достигает около 70%.

В России наблюдается устойчивая тенденция постепенного вытеснения обычных котлов конденсационными.

Таким образом, можно рекомендовать устанавливать эти аппараты уже сейчас в соответствии с мировой практикой их применения, не взирая на завышенную цену.

Имеются целые линейки такого оборудования от множества лучших брендов, например: Buderus, Германия — серия под названием Logamax; Ariston, Италия — серия GENUS PREMIUM; De Dietrich, Франция — серия Vivadens, и многие другие.

Многие из них адаптированы под российские условия и снабжены русскоязычными инструкциями.

Конденсационный котел с теплым полом

Для эффективной работы конденсационного котла температура теплоносителя в обратке должна быть такой, чтобы на поверхности вторичного теплообменника не было бы более 56 градусов – точка росы для воды в данных условиях. Лучшее применение – система теплый пол. У нее следующие основные отличия:

• Теплые водяные полы представляют собой весьма инерционную систему, при нагреве которой, котел продолжительное время работает в оптимальном конденсационном режиме с максимальным КПД, так как температура жидкости в системе не может превышать 40 градусов.
• Обеспечивается лучшее распределение температуры в помещении, при этом теплопотери снижаются из-за уменьшения температуры под потолком, возникает значительная экономия топлива.

Применение с радиаторной системой отопления

Для этого котла нужна специальная система отопления, рассчитанная на достаточную отдачу мощности при низкой температуре теплоносителя. А это значит, что мощность обычных высокотемпературных радиаторов должна быть подобрана на 30 – 40 процентов больше.

Практика показывает, что и с обычной отопительной системой, конденсационный котел работает в течении отопительного сезона в основном в режиме конденсации, при условии оптимального утепления дома.

И только в отдельные недели пиковых морозов приходится разогреваться выше точки росы, чтобы поддержать в доме комфортные 22 градуса. Здание должно быть нормально теплоизолированным, а также должны быть приняты другие меры по теплосбережению, о которых можно узнать на других страницах.

Таким образом, конденсационный котел для отопления дома сегодня является оптимальным выбором, пусть даже не совсем устраивает его цена.

Расчеты специалистов показывают, что в случае его применения с низкотемпературным обогревом (в наших условиях — в большинстве случаев) будет достигнута экономия до 20% топлива. За сезон для среднего дома – 50$. Следовательно, высокая цена этого агрегата окупится.

Котлы для теплого пола – что выбрать

Для теплого водяного пола температура теплоносителя должна быть не слишком высокой. Но циркуляция должна обеспечиваться постоянно. Нагреваемый пол нельзя разогреть одноразовым вбросом жидкости погорячее. Нормальная гидравлика со смесительным узлом будет отбирать энергию у горячего теплоносителя из системы отопления понемногу.

Поэтому котел для теплого пола должен работать постоянно, размеренно, и желательно чтобы он выдавал стабильную температуру теплоносителя. Еще лучше, если этот теплогенератор будет постоянно давать на выдаче 35 — 50 градусов.

Очевидно, что некоторые типы котлов не очень хорошо сочетаются с системой обогреваемых полов. Какие это модели, можно ли их усовершенствовать?

Твердотопливные котлы — не лучший выбор для теплого пола

Обычный твердотопливный котел выдает нестабильную температуру, работает циклами. В период максимального горения, возможно, что температура теплоносителя поднимется до 90 градусов.

При затухании, она быстро понизится до 40 градусов. За такой цикл шток трехходового клапана и термоголовка смесительного узла побывают в двух крайних положениях, при этом возможны и огрехи в регулировке.

За 3 -5 часов, когда температура была выше 40 градусов, тяжелая стяжка просто не успеет прогреться и будет догреваться в следующих циклах топки. Поэтому реальная теплоотадача от теплого пола скорее всего будет ниже запланированной.

С теплоаккумулятором и усовершенствованные модели

Рекомендуется с обычными твердотопливными котлами применять буферную емкость, несмотря на затраты (можно самодельную).

Тогда с мощным котлом можно будет топить один раз в сутки, что значительно повысит комфортность пребывания. И теплый пол будет работать стабильно и правильно, без перегрузок оборудования.
Как работает буферная емкость

Существуют автоматизированные пеллетные агрегаты, но они дороги сами по себе и топливо для них дороже, чем обычный уголь и дрова. Но с ними возможно применять теплый пол без проблем…

Т.н. пиролизные котлы, весьма подозрительны, именитые производители их не относят к надежному и полезному оборудованию, и не производят.
В чем отличия пиролизных котлов

Типичные варианты – автоматизированные газовый и электрические

Технического понятия «котел для теплого пола» не существует. Обогревать эту систему может любой теплогенератор.

Тем не менее, обогреваемый пол будет работать лучше с автоматизированной системой отопления, которая, как правило формируется на основе теплогенераторов — настенных газовых и электрических.

Там, где есть магистральный газ, естественно, ничем другим не топят, и выбор ложится на настенные газовые автоматизированные котлы, подходящие для «обычной» площади квартир и домов, или напольные котлы для больших зданий.

Но по комфортности еще лучше электрические котлы, — меньше шумят, нет выбросов, нет сложностей в обслуживании.

Правда электричество — самый дорогой вид энергии. Но только дневное. Если есть возможность оформить ночной тариф, то этим нужно пользоваться. И применять генератор тепла, опять же, с буферной емкостью, заряжать которую нужно ночью. Причем ночное электричество, пожалуй, что и лидер по соотношению комфорта и цены, если нет газа, конечно.

Автоматизированные газовые и электрические котлы отличаются стабильной работой, — как раз то что нужно для водяного отапливаемого пола.

Лучшее решение вопроса

Конденсационные котлы появились сравнительно недавно, и сразу начали массово применяться, особенно в Европе. Причина — повышенная экономия энергоресурсов. Их предназначение — работа с теплым полом, так как на выходе они дают температуру — 40 -50 градусов.

Структурная схема включения теплого пола без смесительного узла.

У нас распространение конденсационных котлов, у которых КПД больше 100%, сдерживает их большая стоимость и низкая цена энергоносителей.

Особенности конденсационного варианта

Причем «КПД больше 100%» — не описка, а технический факт, так как теплоту сгорания считают по обычной методике, без учета энергии заключенной в водяном паре, который образуется при сгорании.

А если этот пар переходит обратно в воду, что происходит при +55 град, то выделяется еще дополнительно энергия. В сумме отдает больше энергии, чем выделяется при обычном сгорании топлива, как принято было считать.

Здесь смесительный узел не нужен, только лишь защита от перегрева. Но площадь радиаторов, для получения нормальной отдачи тепла нужно увеличивать чуть ли не в 2 раза, по крайней мере в 1,5 раза, так как вместо обычных 70 градусов, теперь получим 45 град.

Стоит ли применять конденсационный котел

Специалисты утверждают, что он даст 10% экономии энергоресурсов при работе на радиаторы и до 20% — 25% при работе на теплые полы в зависимости от высоты потолка и утепленности. (….по сравнению с обычным газовым котлом (КПД97%) и с обычной радиаторной сетью.)

А это очень значительные цифры. Тем не менее наша низкая стоимость газа делает их не существенными. В Европе же на нормативном уровне уже требуют установку только конденсационных котлов….

При создании отопления в частном доме все специалисты рекомендуют использовать прогрессивные и комфортные схемы отопления — применять теплый пол как основную систему и радиаторную как дополнительную. А также применять конденсационный котел по возможности, или другое оборудование по доступным энергоносителям….

Газовый котел для системы отопления «теплый пол»

Для обогрева жилища очень удобно и эффективно применять систему «теплый пол».

Она представляет собой змеевики, расположенные под покрытием полов.

Несмотря на всю комфортность этой системы, она является очень затратной.

Как рассчитать мощность котла

Для того, чтобы найти подходящий котел по мощности, нужно произвести расчеты теплопотерь. Для расчетов обычно принимают 2 кВт мощности котла на 10 м2 площади помещения высотой 2.5 м.

Газовый котел для «теплых полов»

Почему именно газовый котел нужно применять для обеспечения отопления «теплый пол»? Для этого есть несколько причин:

• Газ является доступным топливом.
• Газовые котлы очень удобны в эксплуатации.
• Возможность использования газовых котлов в квартире.

Но самая главная причина кроется в особенностях конструкции конденсационного газового котла. Чтобы стало понятно о чем идет речь, давайте рассмотрим 2 основных вида газовых котлов:

• Конвекционный газовый котел – это котел традиционной модели. В его состав входит один теплообменник. Нагрев происходит за счет выделения тепла при сгорании газа. Такой котел удобен, практичен, а также имеет невысокую цену.
• Конденсационный котел – это тот же конвекционный котел, только модернизированный. То есть он обладает всеми теми же качествами, но вдобавок имеет свои преимущества.

За счет дополнительного теплообменника (экономайзера) происходит дополнительный нагрев теплоносителя. Экономайзер располагается практически на выходе продуктов сгорания из котла. Нагрев происходит за счет скрытой энергии водяного пара, который присутствует в дымовых газах. Пар конденсируется на стенках теплообменника, тем самым передает свою энергию теплоносителю.

Таким образом, конденсационный котел имеет коэффициент полезного действия (КПД) на 15% больше, чем конвекционный.

Внимание!
Чтобы процесс конденсации водяного пара на стенках теплообменника происходил интенсивнее, нужно, чтобы вода в теплообменнике была как можно холоднее. Оптимальная температура не выше 400С.

Процесс конденсации и «теплый пол»

По инструкции, холодную воду нельзя подавать в работающий котел – это может пагубно отразиться на долговечности теплообменника, но это правило применимо только к конвекционным котлам. В случае с конденсационным котлом температурного перекоса не будет, так как холодная вода предварительно нагреется в экономайзере до оптимальной температуры. В основной теплообменник уже придет нагретая вода.

Если в конденсационный котел будет подаваться недостаточно остуженная вода, то он просто-напросто потеряет все свои преимущества, ведь пар не будет конденсироваться, а значит и не произойдет нагрев теплоносителя. Поэтому воду в обратной линии нужно как можно сильнее остудить. В этом нам и помогут теплые полы.

Отопление «теплые полы»

Получается, что при использовании конденсационного котла система отопления «теплый пол» не просто бесплатная, но и является необходимой для понижения температуры в обратной линии. Своего рода побочный эффект в работе системы основного отопления.

Особенности теплых полов

Если в змеевики под полом подать воду из радиаторов отопления, то полы нагреются практически так же, как и радиаторы – это слишком большая температура. Это и есть отличительная черта «теплых полов» от традиционного отопления. Их номинальная температура подачи должна быть в пределах 40-450С. Как же выполнить это условие?
Решение этого вопроса несет в себе очень даже простая конструкция. Ее название гидрострелка. Она представляет собой вертикальный накопительный бак. В этом баке собирается вода из прямой и обратной линий. По законам физики, горячая вода будет собираться в верхней части бака, а холодная в нижней.

Как установить газовый котел в квартире с теплыми полами

Монтаж газового котла лучше доверить специалистам. А если он производится самостоятельно, то нужно соблюдать все требования, указанные в инструкции. Обвязку котла нужно делать в соответствии с чертежом. Для соединения трубопроводов использовать только заводские детали и уплотнители.

Система отопления должна быть уже смонтированной, останется только правильно установить и соединить гидрострелку с одной стороны с системой отопления, а с другой стороны с котлом.

На заметку.
Для обеспечения равномерного распределения теплоносителя между отопительными контурами нужно установить 2 коллектора – один на прямой линии, а другой на обратной. На каждом выходе из коллектора установить запорную арматуру, чтобы была возможность отключения каждого отдельного контура.

Гидрострелка имеет несколько выходов, расположенных на разных уровнях по высоте:

• Самый верхний выход – это подача в систему основного отопления. Таким образом радиаторы являются потребителями воды с самой высокой температурой.
• Нижние выходы выдают теплоноситель с меньшей температурой, он отправляется на «теплые полы».
• Обратные линии «теплых полов» и радиаторов отопления врезаются в самую нижнюю точку гидрострелки, на том же уровне происходит забор остывшей воды на конденсационный котел.
• Для обеспечения более точного регулирования температуры на каждый контур «теплых полов» устанавливается свой циркуляционный насос, который автоматически регулирует скорость движения теплоносителя.

На рисунке подробно изображена схема отопления из нескольких отопительных контуров с применением гидрострелки и двух коллекторов.

Коллектора устанавливаются после гидрострелки на подаче и до нее на «обратке», если смотреть по ходу движения теплоносителя.

Самым оптимальным вариантом для обеспечения отопления с «теплым полом» будет газовый двухконтурный котел с принудительной тягой в подвесном исполнении.

Такая модель хорошо подойдет для частного дома средних размеров и даже в квартире. Останется лишь обеспечить вывод продуктов сгорания. Коаксиальная труба для газового котла с закрытой топкой заменяет традиционный кирпичный газоход. Поэтому установка агрегата возможна даже при отсутствии специального газохода.