Конденсационное отопление с радиаторами

С тех пор, как конденсационные котлы начали завоевывать рынок теплотехнического оборудования, прошло менее двух десятков лет. Но за это время множество потребителей уже успело оценить их исключительную эффективность и экономичность: по данным показателям эти устройства существенно превосходят обычные конвекционные котлы. За счет чего же достигаются такие результаты?

Как известно, для отопления больших домов требуются мощные напольные теплогенераторы, которые, согласно правилам, должны быть установлены в отдельном, особым образом оборудованном помещении. Если же по каким-то причинам для котельной нет подходящего места, тут и встает проблема с подбором настенного агрегата, способного обогреть значительную площадь, а то еще и обеспечить здание горячей водой. Мощность конвекционных настенников обычно ограничивается 40 кВт, так что в случае коттеджа на 150–200 м² справиться с такой задачей им, скорее всего, будет не по силам. А вот для высокоэффективных конденсационных котлов настенного монтажа мощностью до 80–100 кВт эта миссия выполнима.

Не может быть?!

• 

Принцип работы конденсационного котла

Все знают, что КПД любого устройства не может быть больше 100%. В техпаспорте же конденсационных котлов указана цифра 108–110%. Резонный вопрос – как это возможно? Дело в том, что КПД подобных приборов, так сказать, в чистом виде составляет порядка 98%, а добавочные 10% получаются в результате отъема тепла у отходящих газов, образующихся при сгорании топлива. И если у конвекционных котлов это тепло в буквальном смысле просто улетает в трубу и согревает уличный воздух, то конденсатники заставляют его работать на повышение своего КПД. Суть процесса в следующем: при охлаждении дымовых газов до температуры точки росы (≈ 55°С) содержащиеся в них водяные пары конденсируются, что сопровождается высвобождением значительного количества тепла. Теплотехнические расчеты показывают, что благодаря этому экономия энергии может составить при сжигании природного газа 11%, сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%, солярки – 6 % .

Для охлаждения дымовых газов агрегаты используют обратку, то есть теплоноситель, уже прошедший по трубам и имеющий температуру ниже 55°С, необходимую для конденсации пара. Таким образом, конденсационные котлы будут работать со всей возможной отдачей только в низкотемпературных системах отопления (теплые полы, климатические стеновые панели, капиллярные маты). В системах, функционирующих в режиме 90/70°С, они превзойдут по экономичности конвекционные теплогенераторы всего на 3–5%.

Конденсационные газовые котлы позволяют сэкономить за отопительный сезон до 20–25% топлива. Кроме того, при его сгорании на 90% сокращаются выбросы в атмосферу оксидов азота и углерода

Целесообразно ли использовать конденсационный котел в радиаторной системе отопления?

Конденсационным котлам обычно «вменяют в вину» то, что они не годятся для работы в высокотемпературных системах радиаторного отопления. Но так ли это? Ведь при обогреве дома радиаторами, даже в условиях наших зим, делать их горячее 55°С большую часть отопительного периода просто нет необходимости. За исключением максимум двух-трех морозных недель, среднесуточная температура за окном составляет около 0°С, и «раскалять» в это время батареи, расходуя лишнее топливо, совсем ни к чему. Таким образом, когда потребности дома в тепле могут быть полностью удовлетворены при пониженной температуре теплоносителя, конденсационный котел будет прекрасно обслуживать и радиаторные системы отопления. Ну а если ударит настоящий мороз (–25…30°C) и котельная перейдет на усиленный режим работы (к примеру, 90°С), то процесс конденсации прекратится и эффективность котла снизится, но все равно, хоть и незначительно, она будет выше, чем у конвекционных устройств.

Особенности конструкции

Конструктивно конденсационные котлы не слишком отличаются от традиционных газотопливных агрегатов, но от того, какого типа устройства выступают в них в качестве важнейших узлов, напрямую зависят заявленные высокоэффективность, экономичность и надежность данного оборудования.

Теплообменник, служащий для охлаждения отходящих газов, постоянно испытывает агрессивное воздействие конденсата, представляющего собой едкую кислотосодержащую жидкость, поэтому основное требование к данному элементу конструкции – высокая химическая стойкость. Теплообменники изготавливают из нержавеющей стали либо из силумина (алюминиево-кремниевого сплава), притом наилучшим вариантом будут литые изделия, так как шов с малейшим изъяном является потенциальным очагом коррозии.

‘ >

Котел в разрезе

Конденсационные теплогенераторы имеют закрытую камеру сгорания и, как правило, оснащены высокопроизводительными вентиляторными (дутьевыми) горелками, регулируемыми в широком диапазоне мощности, что дает возможность максимально точно контролировать температуру отходящих газов (не выше 57°С). За работу горелки отвечает автоматика, которая отслеживает все настройки и параметры безопасности оборудования.

В некоторых моделях котлов установлены модулирующие циркуляционные насосы с плавной регулировкой мощности двигателя и высоты напора теплоносителя. Это позволяет им гибко подстраиваться под заданные гидравлические и температурные параметры, даже когда система отопления работает в режиме неполной нагрузки. Обычные же насосы обеспечивают постоянный поток теплоносителя, а значит, его температура в возвратной линии может превышать значения, необходимые для конденсации водяных паров из отходящих газов. Таким образом, конденсационный котел, по сути, начинает функционировать как простой конвекционный, то есть КПД оборудования падает.

Для организации системы ГВС на базе конденсационного котла многие производители выпускают агрегаты со встроенным вторичным теплообменником и расширительным баком. Компактные настенники комплектуются баками всего на 30–40 л, у напольных же моделей они могут вмещать 150–200 л воды и более

Автоматика управления

• 

Автоматическое управление, тем более дистанционное, существенно повышает уровень комфорта при эксплуатации котельного оборудования, а также предусматривает возможность подключения котла к комплексной системе отопления и ГВС, организованной на основе нескольких источников тепла. Так, автоматика Logamatic EMS plus RC300, которой оснащаются агрегаты марки Buderus, может управлять системой, состоящей из четырех контуров отопления, двух контуров ГВС и гелиоустановки. Принцип удаленного контроля Buderus реализует при помощи электронного термостата Logamatic TC100, а, например, фирма De Dietrich использует для этого настенную панель Diematic VM ISystem.

Управляющий модуль связан с котлом низковольтным проводным соединением. А взаимодействие пользователя с любыми элементами системы (корректировка параметров и режимов работы, краткосрочное или долгосрочное программирование и т. п.) осуществляется по Wi-Fi либо через специальное приложение на компьютере или смартфоне.

Конденсационные котлы большинства марок можно объединять в каскады – группы из нескольких (в быту обычно до четырех) устройств. Такой каскад позволяет очень точно регулировать мощность приборов

Внимание – конденсат!

Сколько конденсата образуется за сутки работы котла, можно определить из расчета 0,14 кг на 1 кВт‧ч. То есть, к примеру, агрегат мощностью 24 кВт, функционирующий в низкотемпературном режиме с 50%-ной нагрузкой (а за счет точной регулировки параметров оборудование, в зависимости от условий, может быть задействовано и всего лишь на четверть своего ресурса) выдает 40 л конденсата.

Сливать кислотосодержащую жидкость на рельеф запрещено, иначе в этом месте появится «мертвое поле». Конденсат от котлов малой мощности можно сливать в центральную (поселковую) канализацию, притом его следует разбавлять в пропорции минимум 10:1, а лучше 25:1.

Если дом оборудован автономной канализацией с септиком, а также в случае котла высокой мощности, перед утилизацией конденсат должен проходить процедуру нейтрализации кислот в особом резервуаре. Его наполнителем служит мраморная крошка, раз в несколько месяцев требующая замены. (Что касается возможности слива нейтрализованного конденсата в ЛОС, то этот вопрос необходимо уточнить у поставщика очистной установки.)

Можно ли перевести систему отопления с обычного котла на конденсационный?

Как при установке, так и при замене любой газотопливной техники придется собрать соответствующий пакет документов и пройти установленные разрешительные процедуры. Но прежде всего, реорганизацию системы следует обосновать инженерными расчетами. Безусловно, перевод котельной с одного вида газового оборудования на другой потребует материальных вложений. Львиную долю всех расходов составит стоимость самого конденсатника, а собственно монтаж и подключение нового котла не станет крупной статьей расходов (например, компания Buderus предусматривает для этого целый набор специальных аксессуаров).

Основной проблемой может стать необходимость замены дымохода. Газы от конденсационного котла должны отводиться через канал, материал которого способен противостоять разрушительному воздействию содержащихся в дыме кислот. На данные условия эксплуатации рассчитаны керамические модульные системы, двухконтурные утепленные «сандвич»-конструкции из нержавеющей стали, трубы из жестких полимеров. Чтобы сократить затраты, имеющийся дымоход можно модернизировать путем его гильзования с помощью одностенной трубы из нержавейки или гибкого пластикового рукава.

Низкотемпературные системы отопления с конденсационным котлом

С 1 января 2019 года владельцы частных домов обязаны устанавливать счетчики потребленного газа, если его расход составляет от 2 куб.м/час; под этот критерий подпадает большинство газовых водонагревателей, используемых для отопления дома в холодный сезон. И хотя платить по счетчику пока выгоднее, чем по нормативам, постоянное удорожание энергоносителей (за последние 10 лет газ в Подмосковье подорожал примерно в 2 раза) уже заставляет задуматься об экономии.

Низкотемпературное отопление: что это такое

Что такое конденсационный котел

Как устроен конденсационный котел

Модели и модификации

Недостатки конденсационных котлов

Один из вариантов, предлагаемых специалистами – организация низкотемпературной системы отопления в сочетании с конденсационным газовым котлом. В пример приводится опыт Европы, где подобные системы считаются очень энергоэффективными и внедряются весьма широко – в том числе в скандинавских странах, где климат вполне сравним с нашим.

Низкотемпературное отопление: что это такое

Низкотемпературные системы отопления – те, в которых температура теплоносителя «на входе» – менее 60°С, а «на выходе» – примерно 30. 40°С, при этом температура в помещении принимается как 20°С. Понятно, что при таких вводных данных отопительные приборы не будут нагреваться так же сильно, как традиционные радиаторы, рассчитанные на режим 80/60. Так что для низкотемпературного отопления чаще всего используют следующие устройства и их комбинации:

Водяной теплый пол – самый распространенный низкотемпературный отопительный прибор. Даже согласно СНиП он не должен в жилых помещениях нагреваться выше +31°С.

Конвекторы с принудительной конвекцией. Она осуществляется встроенным вентилятором и необходима для обеспечения большей теплоотдачи. Эти приборы бывают настенными, напольными, встраиваемыми внутрипольными и пр. Для работы вентилятора им необходимо подключение к электричеству.

Радиаторы, специально предназначенные для низкотемпературных систем. Они имеют увеличенную площадь поверхности и изготавливаются чаще всего из алюминия. Этот металл имеет высокую теплопроводность и низкую термоинтерность, то есть обеспечивает максимальную отдачу тепла и быстро нагревается. Возможно и использование стальных радиаторов с сильным оребрением и подобными конструктивными решениями, благодаря которым увеличивается площадь поверхности, отдающей тепло.

«Теплые плинтусы», или термоплинтусы – компактные модульные радиаторы, которые устанавливаются вдоль стен как обычный плинтус.

Водяной теплый пол

Что такое конденсационный котел

Принципиальное отличие конденсационного котла от обычного (конвекционного) – способность извлекать дополнительную тепловую энергию из дымовых газов, которые неизбежно образуются при сгорании топлива. В обычном котле горячие газы, содержащие большое количество водяного пара, просто удаляются через дымоход. В конденсационном они охлаждаются до температуры, когда содержащаяся в них вода снова переходит в жидкое состояние, т. е. конденсируется. Выделенная при этом энергия расходуется на подогрев воды. Именно поэтому в технических характеристиках подобных котлов указываются цифры КПД, кажущиеся невозможными – более 100%. Здесь действительно нет никакой ошибки: КПД теплогеренирующего оборудования обычно рассчитывают по низшей теплоте сгорания топлива без учета энергии парообразования. Конденсационный котел не только извлекает очень высокий КПД из сгорания топлива (97-98%), но и добавляет еще 11-12% за счет конденсации водяного пара. Следует заметить, что такой КПД котел выдает только в режиме 50°С/30°С; при более высокой температуре (более 57°С) конденсация прекращается и котел работает как обычный конвекционный.

Конденсационный котел

Как устроен конденсационный котел

Устройство конденсационного котла несколько сложнее, чем у конвекционного. Во-первых, он оснащается дополнительным теплообменником из материала с высокой устойчивостью к воздействию кислоты, так как конденсат, как и любые продукты сгорания, имеет кислую реакцию. Во-вторых, конденсационные котлы всегда имеют закрытую герметичную камеру сгорания, в которую воздух для обогащения горючей смеси поступает только принудительно, с помощью специального вентилятора. В-третьих, они совместимы только с дымоходами из кислотоустойчивых материалов (огнестойкий полипропилен, кислотостойкие марки нержавеющей стали), так как конденсат имеет кислую реакцию и с течением времени способен разрушить трубы дымохода. Что касается конструкции, то лучший из возможных вариантов – коаксиальный дымоход, или «труба в трубе»: по внешней трубе поступает воздух для обдува горелки, по внутренней удаляются продукты горения.

Схема работы конденсационного котла

Воздух в котел может подаваться как с улицы, так и из помещения. В первом случае либо используются возможности коаксиального дымохода, либо организуется отдельный воздуховод. Забор воздуха из помещения возможен только в случае, когда котельная оборудована принудительной приточной вентиляцией, обеспечивающей поступление 10 м 3 воздуха на 1 м 3 сжигаемого газа, поэтому для частного хозяйства такой вариант в большинстве случаев не подходит.

Коаксиальный дымоход

Модели и модификации

Как и обычный котел, конденсационный может быть одноконтурным (отопление) или двухконтурным (отопление + горячее водоснабжение). У двухконтурных котлов приоритет имеет ГВС, то есть при включении горячей воды подача тепла системе отопления прекращается.

По способу установки котлы бывают настенными и напольными. Настенные при компактных размерах имеют очень высокую мощность (до 100 кВт), поэтому хорошо подходят для частного дома. Напольные способны выдавать тепло буквально в промышленных масштабах (15 — 19 тыс кВт) и в домашних условиях используются редко. В продаже есть модели напольных котлов со встроенным бойлером послойного нагрева – такая технология позволяет получить воду постоянной температуры в любое время.

Кроме того, котлы последних поколений оснащаются электронными системами безопасности, контроля и определения неисправностей, поддерживают большое количество настроек режимов работы и могут управляться со смартфона.

Конденсационный котел в системе отопления и ГВС

Недостатки конденсационных котлов

Главный минус конденсационного котла – неизбежная «изнанка» его плюсов: это большое количество конденсата, который необходимо утилизировать. Котлы небольшой и средней мощности при работе в режиме 50/30 выделяют в час 4-7 л конденсата, мощные напольные модели — до 50. Проблема состоит в том, что кислый конденсат, насыщенный продуктами сгорания, считается опасными отходами: сливать его в канализацию можно только в случае, если общий его объем составляет менее 1/25 всего канализационного стока; отводить конденсат в септик или просто на улицу категорически нельзя. Единственный выход – оснащение котла специальным нейтрализатором. Это емкость со щелочным фильтрующим материалом, который пропускает через себя конденсат и превращает его в жидкость с нейтральной кислотностью – ее уже можно безбоязненно сливать и в канализацию, и в септик. Чтобы автоматизировать ее удаление и не сливать вручную, нередко используют специальные компактные насосы.