Принцип работы и преимущества конденсационного газового котла

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.

Что такое конденсационный котел

Конденсационный котел — это газовый котел с установленным вторичным теплообменником. Именно вторичный теплообменник позволяет получить дополнительное тепло из конденсата и продуктов сгорания газа. По этой же причине КПД конденсационного котла выше 100%, в то  время, как у обычного газового котла, КПД редко превышает отметку в 90%.

Особенностью конденсационных котлов отопления является необходимость использования сброса конденсата в канализацию или за пределы дома. Само собой разумеется, что в обычных газовых котлах, ни о каком сбросе конденсата речи не идёт, и он спокойно себе улетучивается через дымоход.

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.

Суть процесса

Идея заключается в следующих постулатах:

• газ – неоднородный источник тепла, в своём составе он имеет и водяной пар;
• оказывается, при сжигании газа мы выбрасываем наружу не только продукты сгорания, но и этот самый пар;
• и возникает идея – а почему бы этот пар не конденсировать и получающуюся горячую воду тоже не использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления.

Так и было сделано – на свет появились новейшие газовые отопительные котлы конденсационного типа. Котлы, так широко завоёвывающие популярность, что по статистике более 30% всех газовых котлов в Германии именно компенсационные.

Конденсационные газовые котлы отопления имеют очень много всевозможных модификаций, а, учитывая их популярность, модификации часто связаны и с дизайном корпусов таких котлов

Родившись в пору, когда на создаваемые в мире изделия стали предъявляться повышенные требования с точки зрения дизайна, конденсационные котлы разрабатываются с упором и на эту характеристику – все они страшно привлекательно выглядят.

Ну, а то, что скрывается внутри, благодаря такой «двойной очистке» газа и позволяет достичь реального расчётного КПД от 105 до 110%. Другими словами, конденсационные котлы, по сути процесса работы, являются двухконтурными.

Преимущества конденсационных котлов

Среди преимуществ бытовых газовых котлов отопления следующие:

у них максимальный КПД из всех возможных устройств аналогичного назначения – а, значит, вы имеете возможность уменьшить потребление газа при тех же калориях выработанной энергии; по статистике, потребление газа у конденсационных котлов на 15-20% меньше, чем у обычных;

гораздо больший диапазон регулировки температуры теплоносителя – такая регулировка возможна на всех котлах, но работающие с газом и «попутным» паром, имеют максимальный диапазон от 30 до 85 градусов (кстати, такой максимум, как правило, нет необходимости подавать в систему, обычная температура теплоносителя в отопительных системах не превышает и 40 градусов);

меньший выход вредных веществ в атмосферу – газовая смесь сгорает в гораздо большем объёме;

инновационная технология подстегивает и конструкторов, и технологов – все конденсационные котлы изготавливаются по самых передовым технологиям, что обеспечивает им гораздо больший срок службы при тех же нагрузках.

Не составляет труда подобрать конденсационный котёл, который прекрасно впишется в любой дизайн помещения

Из недостатков

Но надо отдавать себе отчёт, что такие котлы имеют и некоторые недостатки, больше житейского плана:

самое главное – они стоят минимум в два раза дороже обычных газовых котлов; и это на сегодняшний день – главный тормоз их массового использования;

во-вторых, такие агрегаты очень привередливы к материалу, из которого сделан дымоход – необходимо использовать только высококачественный пластик и керамику;

в-третьих, требует специального расчёта системы отопления под более низкие внутренние температуры (не выше 70 градусов) – это требование уже выдвигает необходимость конденсирования пара внутри;

в-четвёртых, требуется специальный водовод для вывода наружу, как правило, в канализацию, скопившейся внутри воды (обычно, не более 30 литров в день при постоянной работе котла); тут необходимо отметить, что в той же Германии существуют ограничения на вывод подобной воды в общую канализационную систему;

в-пятых, требует наличия опытного персонала для их установки и сопровождения.

Когда инновация содержания вдруг поддерживается и инновацией формы, то получается вот такая оригинальная конструкция, тоже вполне работоспособная, а главное, всё с тем же КПД под 110%

Несмотря на то, что эти котлы изначально разрабатывать как двухконтурные, существуют и одноконтурные модели. Но самое главное, разработано несколько модификаций конденсационных котлов в зависимости от места их установки.

Конденсационные агрегаты прекрасно вписываются в любую систему отопления, они «дружат» и со всем существующим контролирующим оборудованием и с бойлерами

Существует модификации:

• напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
• настенные газовые котлы отопления – очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.

Чаще применяется более мощные напольные конденсационные котлы, обеспечивающие большие возможности контроля своей работы

Устройство конденсационных котлов

Обычный газовый котел отличается на редкость простой конструкцией. Здесь располагается газовый узел с клапаном, соединенный с горелкой. Над всем этим нависает единственный теплообменник, отвечающий за подогрев теплоносителя до заданной температуры. За поддержку температуры отвечает механическая или электронная система управления. КПД оборудования достигает 90-92%, в зависимости от конструкции выбранного прибора и типа камеры сгорания – модели с закрытыми камерами сжигают топливо более эффективно.

Если одноконтурные газовые котлы устроены просто, то их двухконтурные «коллеги» устроены чуточку сложнее – здесь добавляются вторичный теплообменник (или ставится один битермический) и трехходовой клапан. Все эти узлы отвечают за подготовку горячей воды. Техника отличается неплохим КПД и позволяет избавиться от необходимости покупки дополнительного водонагревателя.

Конденсационные котлы устроены еще сложнее, ведь они отличаются повышенной эффективностью и высоким показателем КПД – он достигает 98%. Здесь используется технология конденсации влаги из выделяющихся продуктов сгорания. Так как в них все еще полно тепла, то их можно отобрать и пустить в систему отопления. Тем самым достигается солидная экономия топлива – в зависимости от модели и условий работы, она составляет до 10%.

Газовые конденсационные котлы включают в себя следующие узлы:

На данный момент конденсационные котлы являются самыми современными и эффективными решениями в области отопительных систем.

• Камера сгорания – открытая или закрытая. Здесь происходит сгорание поступающего топлива. Причем подавляющее большинство конденсационных агрегатов построено на основе закрытых камер, в то время как модели с открытыми камерами – единичные;
• Основной теплообменник – здесь происходит основной отбор тепловой энергии, которую уносит горячий теплоноситель;
• Конденсационный теплообменник – самая важная деталь газового конденсационного котла. Именно здесь происходит конденсация влаги с отдачей тепла в отопительную систему;
• Вторичный (или битермический) теплообменник и трехходовой клапан – эти узлы отвечают за работу контура ГВС;
• Управляющая электроника – отвечает за работу всего установленного на борту оборудования;
• Дренаж – отвечает за отвод конденсата в канализацию.

Конденсационный котел устроен сложнее, чем любой другой конвекционный агрегат. Но именно это позволяет ему по максимуму отбирать тепловую энергию из продуктов сгорания.

Сложность конденсатных котлов напрямую повлияла на их стоимость – они минимум на 30% дороже конвекционных аналогов.

Безопасность сжигания топлива

В описываемых котлах камера сжигания является закрытой, а вывод продуктов горения – принудительным. А температура продуктов сжигания, как мы уже выяснили, имеет низкую температуру, при этом благодаря наличию второго теплообменника сопротивление их прохождению увеличивается. По причине всего этого применять привычную тягу с помощью дымохода нельзя, следовательно, продукты горения удаляются принудительно. Для этого имеется специальная турбина для воздухоподачи и удаления дымных газов.

Газовый конденсационный котел обладает всеми достоинствами, которыми обладают другие приборы с закрытой камерой сжигания:

• безопасность – сжигание топлива полностью изолируется от комнаты;
• отсутствие необходимости в дымоходе – дымные газы выводятся посредством специального канала; это позволяет ставить такие котлы даже там, где дымохода нет или же он не может быть установлен.

Этот канал выводится через внешнюю стену либо над уровнем кровли. По словам изготовителей, каналы должны быть той же марки, что и котлы. Хотя вполне можно использовать и продукцию иных производителей, если она грамотно подобрана. Если канал горизонтальный, то он должен быть выполненным с незначительным уклоном в сторону отопительного прибора. Только так конденсат, появляющийся в канале, стечет в оборудованный резервуар, а не наружу.

Цены

Не только функциональность и конструкционные особенности, но также стоимость, напрямую зависят от назначения, мощности и модели конденсационного котла. Все одноконтурные модели применяются исключительно для обогрева, а двухконтурные конструкции также позволяют обеспечить подогрев воды.

Особую популярность снискали следующие производители и модели:

• настенные газовые конденсационные модели Рrоthеrm «Рысь» – стоимостью от 35 тысяч рублей;
• настенные газовые котлы конденсационного типа BAXI – стоимостью от 48 тысяч рублей;
• настенные газовые конденсационные модели Ariston – стоимостью от 60 тысяч рублей;
• настенные газовые конденсационные котлы VAILLANT – стоимостью от 58 тысяч рублей.

Следует отметить, что на сегодняшний день линейка газового конденсационного оборудования выпускается большинством производителей, и может быть представлена моделями премиум-класса, среднего класса или эконом-класса.

Первый вариант представлен, как правило, немецкими брендами, и отличается удобством и безопасностью эксплуатации, стильным дизайном, бесшумной работой и соответствием всем европейским экологическим стандартам.

Демонстрация преимуществ конденсационных котлов

К средней ценовой категории относятся модели, выпускаемые под торговой маркой BAXI. Такие конструкции являются комфортными, экономичными и экологичными, могут быть одно- и двухконтурными, настенными или напольными. Эконом-класс представлен корейскими и словацкими производителями.

Такие адаптированные к эксплуатации в российских условиях модели отличаются простым функционалом и минимальным количеством сложных опций.

К основным достоинствам оборудования эконом-класса можно отнести приспособленность к перепадам давления и частым сбоям в системе электрического снабжения.

Газификация доступна повсеместно – думают многие. На самом деле это не так. Дровяные котлы длительного горения для отопления дома используются как раз там, где газ провести невозможно либо очень дорого.

Если вам интересно, как утроен водогрейный котел на твердом топливе, смотрите эту статью.

Принцип работы конденсационного котла

Конденсационный котел является младшим братом самого обычного газотопливного конвекционного котла. Принцип действия последнего крайне прост, а посему понятен даже людям, плохо разбирающимся в физике и технике. Топливом для газового котла, как следует из его названия, служит природный (магистральный) или сжиженный (баллонный) газ. При сгорании голубого топлива, как впрочем и любой другой органики, образуется углекислый газ и вода и высвобождается большое количество энергии. Выделяющееся тепло идет на нагрев теплоносителя – технической воды, циркулирующей по системе отопления дома.

КПД газового конвекционного котла составляет ~90%. Это не так уж и плохо, по крайней мере, выше, чем у жидко- и твердотопливных теплогенераторов. Однако люди всегда стремились максимально приблизить этот показатель к заветным 100%. В связи с этим встает вопрос: куда же деваются остальные 10%? Ответ, увы, прозаичен: вылетают в трубу. Действительно, продукты сгорания газа, покидающие систему через дымоход, разогреты до очень высокой температуры (150-250°C), а значит, потерянные нами 10% энергии расходуются на обогрев воздуха за пределами дома.

Ученые и инженеры давно искали возможность более полной рекуперации тепла, однако способ технологического воплощения их теоретических разработок был найден лишь 10 лет назад, когда был создан конденсационный котел.

В чем его принципиальное отличие от традиционного конвекционного газотопливного теплогенератора? Отработав основной процесс сжигания топлива и передачи значительной части выделенного при этом тепла теплообменнику, конденсатник доостужает газообразные продукты сгорания до 50-60°C, т.е. до точки, когда начинается процесс конденсации воды. Уже этого достаточно для того, чтобы существенно увеличить КПД, в данном случае – количество тепла, переданного теплоносителю. Однако и это еще не все.

Традиционный газовый котел

Конденсационный газовый котел

При температуре 56°C – в так называемой точке росы – вода переходит из парообразного состояния в жидкое, иными словами, происходит конденсация водяного пара. При этом выделяется дополнительная энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах теряемая вместе с улетучивающейся парогазовой смесью. Конденсационный котел способен «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю.

Производители теплогенераторов конденсационного типа неизменно обращают внимание своих потенциальных клиентов на необычайно высокий КПД выпускаемых ими устройств – выше 100%. Как такое возможно? На самом деле никакого противоречия канонам классической физики здесь нет

Просто в данном случае применяют иную систему расчетов.

Часто, оценивая КПД отопительных котлов, подсчитывают, какая часть выделившегося тепла передана теплоносителю. Тепло, «отбираемое» в обычном котле, и тепло от глубокого охлаждения дымовых газов дадут в сумме 100% КПД. Но если добавить сюда еще и тепло, выделившееся при конденсации пара, мы получим ~108-110%.

С точки зрения физики такие вычисления не совсем верны. При расчете КПД нужно учитывать не выделившееся тепло, а полную энергию, высвободившуюся в процессе горения смеси углеводородов заданного состава. Сюда войдет и энергия, затраченная на перевод воды в газообразное состояние (впоследствии выделившаяся в процессе конденсации).

Из этого следует, что коэффициент полезного действия, превышающий 100%, это всего лишь хитрый ход маркетологов, эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчета. Тем не менее, следует признать, что конденсатнику, в отличие от обычного конвекционного котла, удается «выжать» из процесса сгорания топлива все или почти все. Положительные моменты очевидны – более высокая эффективность и снижение потребления ископаемых ресурсов.

Плюсы и минусы

Преимущества конденсационных котлов являются такими:

1. Высокий КПД. Он достигает 108-109%.
2. Экономия топлива составляет 11%. Это, если сравнивать их с моделями обычных газовых котлов.
3. Наличие высокотехнологичной горелки. Благодаря ей достигается оптимальное соотношение газа и воздуха. А это делает возможность неполного сгорания газа практически нулевой.
4. С дымохода выходит очень малое количество вредных веществ. Они выплывают вместе с конденсированной водой.
5. Возможность подключения теплого пола.
6. Вода в отопительной системе может охлаждаться до любой температуры. Главное, чтобы она была холоднее 57 °С. Для сравнения стандартные газовые котлы при таком обратном теплоносителе быстро выходят из строя, ведь их теплообменники не имеют защиты от кислот, которые оседают на их стенках с конденсатом. При использовании конденсационного котла теплоноситель на входе и выходе отопительной системы может иметь температуру 70 °С и 50 °С соответственно.
7. Бесшумность работы.
8. Простота монтажа и подключения.

Что касается минусов разных моделей конденсационных котлов, то их практически нет. Главным из них является большая цена. Она превышает стоимость обычных газовых моделей в два раза. Также минусом можно назвать более дорогой, связанный с заменой и подключением нового теплообменника, ремонт.

Виды и принцип работы парового котла Строение, принцип работы и изготовление пиролизного котла Устройство и принцип работы камина Принцип работы инфракрасного обогревателя

Особенности теплообменников конденсационных устройств

Практически каждый газовый котёл теоретически можно сделать конденсационным с помощью его дооборудования конденс/теплообменником и обеспечения преодоления дополнительного аэродинамического сопротивления выводу продуктов сгорания.

Действующие теплогенераторные установки, как правило, это были напольные агрегаты из чугуна, оснащались пластинчатыми конденсационными модулями, изготовленными из коррозионностойких сталей.

В начале развития конденсационных технологий производство агрегатов этого типа шло именно по такому пути. Действующие теплогенераторные установки, как правило, это были напольные агрегаты из чугуна, оснащались пластинчатыми конденсационными модулями, изготовленными из коррозионностойких сталей.

Сравнительно недавно стали создаваться унифицированные отопительные газовые установки, изначально предназначенные для работы в конденсационном режиме. Теплообменники таких агрегатов должны:

• обеспечивать интенсивный и эффективный съём энергии конденсации пара;
• быть стойкими к воздействию конденсата, провоцирующего коррозионные процессы.

Определение! Конденсат газовых котлов представляет собой смесь угольной, азотной, серной кислот низкой концентрации.

Конденсационный котёл газовый изготавливается с одним или двумя теплообменниками:

• В первом случае, это – двойной теплообменник с разветвлённой теплообменной поверхностью, изготавливается из нержавеющих сталей.
• Во втором случае высокотемпературный теплообменник выполнен из алюминиево-кремниевых сплавов, меди, нержавеющей стали. Как правило такой теплообменник изготавливают из нержавеющей стали.

Внимание! В настенных высокотемпературных теплообменников чугун не используют из-за его значительной массы