Конденсационный котел принцип работы

Принцип работы конденсационного котла

Работа конденсационного котла основана на принципе сжигания топлива и процессах конденсации.

При сжигании углеводородов в ходе химической реакции образуется вода и углекислый газ. Жидкость в высокотемпературной среде за малый интервал времени превращается в пар, расходуя тепловую энергию, которую можно вернуть, превратив пар в воду.

Сложность в создании такой системы заключалась в выделении токсичных веществ при сгорании газа, которые создавали химически-активные соединения, вызывающие коррозионные процессы, а также углекислого газа.

После разработки нержавеющих сталей, способных эксплуатироваться в такой среде, данные проблемы перестали быть существенными.

Работа конденсационного котла поэтапно выглядит следующим образом:

1. Подаётся в котёл вода.
2. В камеру сгорания подаётся газ, разжигается огонь.
3. В процессе горения выделяется тепловая энергия, передаваемая к теплообменнику газовым способом и нагревающая его и воду, которая в нём циркулирует.
4. Газ с температурой выше точки росы переходит во второй теплообменник, в котором его охлаждает циркулирующая вода с более низкой температурой.
5. При достижении газом температуры точки росы происходит передача высвободившейся тепловой энергии пара к жидкости.

Принцип работы конденсационного котла

Теплообменник конденсационного котла разработан таким образом, чтобы обеспечить максимальную площадь контакта газа и охлаждающей жидкости для повышения эффективности работы. Его конфигурация также оказывает значительное влияние на КПД.

Зависимость объёма конденсированной влаги от режима работа котла следующая: чем ниже температура воды в возвратном контуре, тем выше конденсация. Однако при этом температура должна быть на уровне до +500С. В противном случае конденсационный котёл заработает в режиме обычного газового и таким образом его экономичность снизится до 5%.

Для сравнения: при температуре жидкости +400С в контуре прямой подачи и +300С в обратном, КПД конденсационного котла составит 108%, а при 900С и 750С соответственно – 98%.

При эксплуатации котлов необходимо соблюдать рабочие режимы, а также при выборе подходящей модели следует подбирать его оптимальную мощность нагрева.

Тот факт, что котел замкнутый, делает его также безопасным. Дополнительный корпус отделяет от паров и защищает от отравления угарным газом. Уже сам вид плотно «бронированного» котла позволяет чувствовать себя с ним более уверенно и комфортно

Кроме того, приток воздуха в этом типе котлов является более эффективным, так как он автоматизирован и работе датчику выхлопа не помешает любое, даже случайное вмешательство неосторожного члена семьи.

Особенности и принцип работы

Описываемые устройства способны обеспечивать тепловой энергией вспомогательные ветки – например, «теплый пол». Более того, их эксплуатационный срок вдвое больше, чем у обычных моделей, а конфигурационный и производительный диапазоны в разы шире.

Мощность котлов напрямую зависит от типа установки:

• если прибор напольный, то до 35-ти киловатт;
• если навесной, то до 100 киловатт.

Главным элементом является теплообменник. В традиционных моделях он один, в то время как в конденсационных – два.

Более того, они могут быть:

• совмещенными (на две ступени);
• раздельными.

В данном случае первый теплообменник функционирует таким же образом, как в обычных отопительных приборах. Тепловая энергия, образуемая посредством сжигания газа, нагревает поверхность обменника, проходя через него, и рабочую жидкость, двигающуюся по его внутренним полостям. К слову, температура этого первого теплообменника никогда не падает ниже той самой точки росы. А вот второй теплообменник прогревается теми же газами, но рабочая жидкость, идущая по нему, поступает уже из «обратки».

Принцип работы конденсационного котла

• Вода поступает в устройство, газ начинает подаваться в камеру сгорания. Там он поджигается системой розжига.
• При сгорании топливо образуются продукты горения с высокой температурой. Они проходят через первый теплообменник и нагревают его стенки. А стенки, в свою очередь, отдают тепло циркулирующей по теплообменнику воде.
• Далее эти газы с температурой выше точки росы выходят из теплообменника№1 и попадают в теплообменник №2.
• В теплообменнике №2 с помощью циркулирующей по нему воды из системы отопления газы охлаждаются.
• Когда их температура сравняется с температурой точки росы (при ней и осуществляется возникновение конденсата), то жидкости, которая поступает в оборудование для нагрева, передается высвобожденная энергия водяного пара. А высвободилась она при конденсации.

Каскадная схема монтажа

Если необходимо обогреть помещение большой площади (коттедж, особняк на несколько этажей, производственно помещение) используют каскадную схему монтажа.

Её суть в том, что для обеспечения максимальной эффективности и экономности отопительной системы последовательно подключают несколько котлов низкой мощности.

Такой приём позволяет в несколько раз повысить производительность всей системы или значительно снизить расходы на топливо.

Регулировка всех приборов выполняется при помощи специального устройства, которое подключается ко всем котлам.

Каскад из конденсационных котлов – выгодное решение для больших площадей. Для управления системой подключается оборудование, в которое встроены датчики температуры и регуляторы подачи топлива. Это устройство предупреждает холостую работу котлов, выравнивает мощность, обеспечивая правильное распределение температуры в помещениях.

Практическое применение

Выбор системы отопления – теплый пол или радиаторное отопление – также влияет на экономичность конденсационной установки.

Для отопительных систем с радиаторами часто принимают расчетную зимнюю температуру в подающей линии 70 °С и 50 °С – в обратной линии.

Решающей для создания условий конденсации является температура обратной воды. Она должна быть как можно ниже температуры точки росы. Даже если расчетная зимняя температура составляет -20 °с , температура обратной воды как раз достигнет температуры точки росы. Таким образом, конденсационный котел весь год работает в области конденсации.

Чем ниже становится температура воды в обратной линии при уменьшении нагрузки, тем выше становится степень конденсации в конденсационном котле. Здесь необходимо отметить, что в течение отопительного сезона имеют место наружные температуры, превышающие расчетную зимнюю, поэтому обеспечиваются условия высокоэффективной эксплуатации конденсационного котла. Если вместо радиаторного отопления применяют систему теплого пола с температурой подачи 40 °С и температурой в обратной линии 30 °С , полнота конденсации становится еще выше. В результате в течение всего отопительного сезона температура обратной воды существенно ниже температуры точки росы. Условия работы конденсационного котла становятся оптимальными, и он работает еще более эффективно.

Устройство конденсационного отопительного прибора

Конструкция конденсационного котла хоть не существенно, но разнится с простым газовым прибором.

Его важнейшие элементы следующие:

1. Первичный теплообменник.
2. Оборудованная системой, подающей топливо, горелкой и качающим воздух вентилятором камера сгорания.
3. Конденсационный теплообменник.
4. Камера, доохлаждающая парогазовую смесь до 56-57°C.
5. Сборник для конденсата.
6. Дымоход, отводящий холодные дымовые газы.
7. Насос для круговращения воды по системе.

В первичном теплообменнике, который связан с камерой сгорания, выделяемые газы подвергаются охлаждению до температуры, превышающей точку росы. После этого дымовая смесь следует к конденсационному теплообменнику, где доохлождается менее чем до 56°C. На стенках теплообменника накапливается пар, отдавая при этом последнее тепло. Конденсат набирается в резервуар, из которого сливается по трубе в канализацию. Теплоноситель-вода перемещается противоположно парогазовой смеси. Холодная она сначала прогревается в конденсационном теплообменнике, а затем следует в первичный теплообменник, где греется до желаемой потребителем температуры.

Сами котлы изготавливают из нержавейки и силумина, теплообменник делается литым, ведь конденсат представляет собой смесь разведенных неорганических кислот. Такие материалы позволяют продлить срок службы прибора, а отсутствие швов – предотвратить коррозию. Чтобы избежать разрушения дымохода попадающим на него незначительным количеством конденсата, его производят из пластика или кислотостойкой нержавейки.

Регулировать подачу тепла в разное время на протяжении суток помогает горелка. Она может быть моделируемой (позволяет постепенно изменять мощность в процессе работы) или немоделируемой (с установленным значением), при этом частота включения горелки подстраивает прибор под требуемые параметры. В лучших конденсационных чаще монтируют моделируемые горелки.

Современные проектные решения

Естественно, что применение конденсационных котлов предоставляет дополнительные возможности с точки зрения применяемых конструктивных и теплотехнических решений при проектировании котельных. Однако для реализации этих возможностей необходимо выполнить ряд дополнительных требований.

При этом стоит отметить, что большая часть этих требований позволяет так же увеличить эффективность работы котельных с применением неконденсационных котлов, но именно применение конденсационной техники раскрывает возможности в полной мере. То есть ориентировка на применение современного оборудования позволяет повысить уровень проектных решений в целом. Максимальная эффективность от современных проектных решений является отличным преимуществом конденсационных котлов.

Устройство основных узлов конденсационного котла

С конструкционной точки зрения конденсационный котел не сильно, но все же отличается от обычного газового.

Его основными элементами являются:

• камера сгорания, оснащенная горелкой, системой подачи топлива и вентилятором для нагнетания воздуха;
• теплообменник № 1 (первичный теплообменник);
• камера доохлождения парогазовой смеси до температуры, максимально приближенной к 56-57°C;
• теплообменник № 2 (конденсационный теплообменник);
• резервуар для сбора конденсата;
• дымоход для отведения холодных дымовых газов;
• насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

В первичном теплообменнике, сопряженном с камерой сгорания, выделяющиеся газы охлаждаются до температуры, существенно превышающей точку росы (собственно, так и выглядят обычные конвекционные газовые котлы). Затем дымовая смесь принудительно направляется к конденсационному теплообменнику, где происходит ее доохлаждение до температуры ниже точки росы, т. е. ниже 56°C. При этом водяной пар конденсируется на стенках теплообменника, «отдавая последнее». Конденсат собирается в специальном резервуаре, откуда по отводящей трубе стекает в канализацию.

Вода, выполняющая роль теплоносителя, движется в направлении, противоположном движению парогазовой смеси. Холодная вода (обратная вода системы отопления) предварительно подогревается в конденсационном теплообменнике. Затем она поступает в первичный теплообменник, где нагревается до более высокой температуры, заданной пользователем.

Конденсат – увы, не чистая водичка, как полагают многие, а смесь разбавленных неорганических кислот. Концентрация кислот в конденсате невелика, но с учетом того, что температура в системе всегда повышенная, его можно считать агрессивной жидкостью. Именно поэтому при производстве подобных котлов (и в первую очередь конденсационных теплообменников) используют кислотостойкие материалы – нержавеющую сталь или силумин (алюминиево-кремниевый сплав). Теплообменник, как правило, делают литым, поскольку сварные швы являются уязвимым местом – именно там в первую очередь начинается процесс коррозионного разрушения материала.

Конденсироваться пар должен именно на конденсационном теплообменнике. Все, что прошло дальше, в дымоход, с одной стороны, потеряно для отопления, с другой – разрушающе действует на материал дымохода. Именно в силу последней причины дымоход изготавливают из кислотостойкой нержавеющей стали или пластика, а горизонтальным его участкам придают небольшой уклон, чтобы вода, образовавшаяся при конденсации незначительных количеств пара, все же попавших в дымоход, сливалась обратно, в котел

Следует принять во внимание, что дымовые газы, выходящие из конденсатника, сильно охлаждены, и все, что не сконденсировалось в котле, обязательно сконденсируется в дымоходе

В разное время суток от отопительного котла требуется разное количество тепла, регулировать которое можно с помощью горелки.

Горелка у конденсационного котла может быть либо модулируемой, т.е. с возможностью плавного изменения мощности в процессе работы, либо немоделируемой – с фиксированной мощностью.

В последнем случае котел подстраивается под требования хозяина путем изменения частоты включения горелки.

На большинстве современных котлов, предназначенных для отопления частных домов, устанавливают моделируемые горелки.

Конденсационный газовый котел: его особенности и принцип работы

Для большинства современных людей, которые, так или иначе, сталкиваются с выбором котла отопления, такой агрегат, как конденсационный котел, ассоциируется с надежностью, долговечностью и экономичностью. Это сравнительно новая разработка, с которой человек еще не совсем полностью разобрался – да, ему приписывают много преимуществ, но так ли это на самом деле, покажет время. Обгонять мы его не будем, а просто рассмотрим, что это такое и как оно работает. Вместе с сайтом santexservis.by мы разберемся с принципом работы, согласно которому функционирует конденсационный газовый котел отопления, ознакомимся с его преимуществами и недостатками, а также со многими другими вещами, характерными для этого топочного агрегата.

Котел газовый двухконтурный конденсационный фото

Конденсационный газовый котел: что это такое

Если сравнивать стандартный газовый котел с его конденсационным аналогом, то можно прийти к выводу, что их отличия заключаются не только в некоторых новшествах, а в кардинально различных принципах работы. Да, и в том и в другом случае нагрев теплоносителя происходит благодаря горению газа, но в конденсационном котле нагрев теплоносителя дополнительно еще производится с помощью отработанных газов.

Причем система дымоудаления в данном случае производит первичный нагрев жидкости – отработанные газы, в которых в большом количестве содержится водяной пар, сначала подогревают теплоноситель, а уже потом непосредственно газ догревает его до заданной температуры. Именно благодаря всему этому и происходит экономия топлива – КПД конденсационных котлов по сравнению со стандартными агрегатами данного типа выше на 15-20%.

Как работает такой котел? Если не вникать подробно в его конструкцию, то описать последовательность технологического цикла нагрева теплоносителя можно следующим образом.

• Обратный трубопровод системы отопления подает теплоноситель в первый теплообменник. На нем конденсируется пар, содержащий в отработанных газах, отдавая тем самым свое тепло теплоносителю.

Все просто, но на самом деле такой подход к нагреву теплоносителя требует некоторого переоборудования котла. Во-первых, подача теплоносителя в систему отопления в таких агрегатах осуществляется в нижней части котла. Во-вторых, верхний низкотемпературный конденсационный теплообменник оснащается резервуаром для сборки конденсата. В-третьих, все эти нововведения в значительной мере увеличивают габариты котла. В принципе, со всем этим легко мириться, если такое оборудование действительно позволяет экономить газ, что и является основным достоинством котла данного типа. Но кроме него, у этого газового оборудования имеются другие достоинства.

Плюсы и минусы конденсационных газовых котлов

Как вы уже поняли, основным преимуществом, которым обладают газовые конденсационные котлы, является высокий коэффициент полезного действия – не увеличивая затраты топлива, они вырабатывают большую мощность, чем классическое газовое оборудование этого типа. Кроме того, к положительным моментам работы этих котлов можно отнести еще и следующие моменты.

• Практически стопроцентное сгорание топлива. Как минимум, это снижение расхода газа примерно на 10-15%. Такая экономичность в работе возможна благодаря уникальной, тщательно продуманной конструкции горелок.
• Полное сгорание топлива обуславливает и другое преимущество котла – благодаря отсутствию большого количества «выхлопных газов» они в меньшей степени загрязняют окружающую среду. Смело можно утверждать, что это экологически чистое оборудование.
• Конденсационный газовый котел – это практически бесшумный отопительный прибор. Его оборудование работает практически бесшумно благодаря конструктивным особенностям. Производители утверждают, что его шумность почти наполовину меньше, чем у классического газового котла.

Все это очень хорошо, но наряду с преимуществами, газовые конденсационные котлы имеют и недостатки. Во-первых, максимальная эффективность и экономичность в работе достигается только при низкотемпературных режимах работы – если температура теплоносителя в обратном трубопроводе превышает 50 градусов, то котел будет работать как стандартное газовое оборудование. Это накладывает некоторые ограничения на область его применения – чтобы обеспечить эффективность и экономичность работы конденсационного котла, необходима большая площадь батарей отопления. Как вариант, они могут использоваться в системах с большим количеством теплых полов. Во-вторых, стоимость, которая превышает цену обычного газового котла более чем в 2 раза. В-третьих, сложный монтаж и непростая настройка системы отопления, осуществить которые без специалистов весьма трудно. И, в-четвертых, это необходимость отводить конденсат – к котельному оборудованию данного типа нужно проводить ветку дренажной системы.

И это еще не все неприятные моменты использования газовых конденсационных котлов – в паре с обычными линейными системами отопления они работают не совсем как положено. Максимальная эффективность этого оборудования возможна только при коллекторных схемах разводки отопительных систем.

Виды конденсационных газовых котлов

Как и большинство других газовых котлов, конденсационное оборудование этого типа можно классифицировать по нескольким признакам.

• По месту установки. В этом отношении они мало чем отличаются от классического оборудования данного типа – существуют напольные и настенные конденсационные газовые котлы. Какая между ними разница, современному человеку объяснять не приходится – напольные агрегаты могут быть более мощными и предназначены они для обогрева большей площади помещений.

Как и все другие котлы, конденсационные агрегаты отличаются по мощности, на которую следует обращать внимание при выборе котла в первую очередь, так как от этого показателя в полной мере зависит способность котла обогревать помещение той или иной площади. Максимальная мощность настенных конденсационных котлов не может превышать 24кВт – в отличие от них, аналогичный показатель напольного оборудования данного типа может доходить до 100кВт.

Производители конденсационных котлов

Ни для кого не секрет, что именно от производителя зависит качество любой продукции – не исключением являются и конденсационные котлы. Стоят они немалых денег и, приобретая подобные агрегаты, нужно быть уверенным, что деньги не потрачены понапрасну, и они смогут работать в течение длительного срока. В этом отношении предпочтение в выборе лучше отдать проверенным производителям, к которым можно отнести следующие компании.

Если говорить о конденсационном оборудовании эконом класса, то здесь можно выделить котлы BAXI, которые обладают оптимальным сочетанием технических характеристик и стоимости – котел мощностью 28кВт обойдется потребителю примерно в 1500 долларов. При этом производитель дает весьма немаленькую гарантию на свою продукцию, что делает этот котел весьма доступным для широкого круга людей.

В заключение темы про конденсационный газовый котел скажу несколько слов об одном очень важном моменте, оказывающим влияние на длительность эксплуатации оборудования данного типа. Речь идет о теплообменнике, а вернее материале, из которого он изготавливается – практически все конденсационные котлы оборудуются теплообменниками из нержавеющей стали или из кремний-алюминиевых сплавов. В принципе, хорошо работает и тот и другой вариант, но нержавейка менее подвержена коррозии под воздействием конденсата. Долго проработают и те и другие, но именно нержавейка работает дольше всего.