Дымоход является одной из наиболее важных частей в конструкции котельной на основе любых котлов, работающих на сжигании топлива, в том числе конденсационных. Правильное проектирование, выбор материала и качественный монтаж дымохода - необходимые условия долгой и эффективной эксплуатации котельной в целом.
Главной особенностью дымовых газов от конденсационных котлов является их низкая температура по сравнению c отходящими газами от традиционных котлов. В свою очередь низкая температура приводит к обязательному образованию определенного количества конденсата в дымовой трубе. Именно эти два фактора - низкая температура и выпадение конденсата - являются определяющими при выборе материала дымохода для конденсационного котла. Кроме того, необходимость обеспечения постоянного отвода сконденсированной влаги необходимо учитывать в конструкции и геометрии дымовых труб.
На фоне вышесказанного мы разберем три основных аспекта касающихся дымоходов для конденсационных котлов:
- Используемые материалы;
- Особенности конструкции;
- Основные схемы монтажа.
Материалы для изготовления дымоходов для конденсационных котлов
Два наиболее распространенных материала, применяемых для изготовления дымовых труб для конденсационных котлов - огнестойкий полипропилен и нержавеющая сталь.
Огнестойкий полипропилен (PPs)
В бытовом применении PPs дымоходы являются наиболее доступными по стоимости и удобными с точки зрения монтажа. Вообще говоря, полипропиленовые дымоходы применяются в том числе с традиционными котлами наиболее современных конструкций, но все же срок службы в таком случае ограничен в силу сравнительно высокой температуры дымовых газов.
В случае конденсационных котлов температура выбросов достаточно низка для того, чтобы не оказывать никакого влияния на прочность дымовых труб. Кроме того, полипропилен инертен к кислотному составу конденсата, образующемуся при сжигании углеводородного топлива. То есть с точки зрения долговечности данный материал идеален для применения с конденсационными котлами.
Еще одной особенностью дымоходов для конденсационных котлов является требование к работе под избыточным давлением. То есть соединения элементов должны быть герметичны. Обычно для обеспечения герметичности используются силиконовые уплотнения. Полипропилен здесь удобен тем, что благодаря своей упругости не требует использования дополнительных стяжных хомутов, в отличие от нержавеющей стали.
Главным недостатком данного материала является уязвимость к воздействию ультрафиолета, то есть такие дымоходы нельзя прокладывать на улице в открытом виде.
Так же важно отметить, что полипропилен должен быть именно огнестойким. Обычно данный факт отмечается буквой “s” в обозначении материала (PPs). Такой тип полипропилена более устойчив к высоким температурам и, что не менее важно с точки зрения безопасности, не поддерживает горение.
В прошлые годы была довольно распространена ошибка применения для монтажа дымохода канализационных напорных труб из обычного полипропилена с целью снижения стоимости материала. Делать так нельзя ни в коем случае по обозначенным выше причинам.
Нержавеющая сталь
Кислотоустойчивые марки нержавеющей стали являются вторым по популярности материалом для дымоходов конденсационных котлов в бытовом применении, и основным - в промышленном и коммерческом сегменте!
Основные требования все те же: работа под избыточным давлением и устойчивость к химическому составу конденсата. С точки зрения температуры нержавеющая сталь обеспечивает огромный запас прочности.
Типы дымоходов
Три основных конструктивных типа дымоходов, каждый из которых имеет определенную область применения:
- одностенный;
- двустенный (сэндвич);
- коаксиальный.
Одностенный дымоход
Из названия понятно, что это просто трубы и фасонные элементы из соответствующего материала. Применяться может только внутри помещений или теплоизолированных каналов (например печных труб при реконструкции). Обычно используется для выброса дымовых газов в случае, когда забор воздуха осуществляется из помещения котельной.
Зачастую так же применяется для изготовления канала подачи воздуха на горение с улицы. К данным воздуховодам, конечно, не предъявляется особых требований по температурной и химической стойкости и герметичности. То есть изготовлены они могут быть практически из любого доступного материала. Однако с точки зрения единообразия и удобства монтажа обычно применяется тот же тип одностенного дымохода, что и для выброса дымовых газов.
Одностенные дымоходы ни в коем случае не могут быть использованы на улице. Основная проблема - постоянное образование конденсата в канале. С точки зрения химической стойкости, как было отмечено выше, это не страшно, но существует большая опасность замерзания жидкости внутри дымохода и, как следствие, заужение проходного сечения трубы. Падение естественной тяги из-за остывания дымовых газов для данного типа котлов не имеет критического значения, так в них установлены мощные вентиляторы, обеспечивающие высокое значение остаточного напора.
Двустенный дымоход (сэндвич)
Элементы данного типа дымоходов состоят из двух концентрических труб различного диаметра, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом, обычно каменной ватой не поддерживающей горение.
К наружной трубе не предъявляется особых требований по кислото- и термоустойчивости, нужна только стойкость к атмосферным условиям (осадки, ультрафиолет) и механическая прочность. Поэтому в случае двустенных дымоходов из нержавеющей стали внутренняя и наружная трубы обычно изготавливаются из различных марок стали для оптимизации стоимости. Встречаются варианты с исполнением наружной трубы из алюминия.
Двустенные дымоходы могут применяться как внутри помещения, так и на улице.
Благодаря низкой температуре дымовых газов и отсутствию вероятности ожога, в случае конденсационных котлов двустенным вариантом обычно выполняется как раз только наружная часть дымохода, а для внутренней можно использовать обычную одностенную трубу.
Коаксиальный дымоход
Снова исходя из названия понятно, что представляет собой данный дымоход: две концентрические трубы с пустым пространством между ними.
Главной особенностью данного типа является то, что он используется как для выброса дымовых газов (через внутреннюю трубу), так и для забора воздуха на горение (через пространство между трубами). Соответственно, при его использовании не требуется постоянного обеспечения поступления в помещение котельной воздуха для горения. Кроме того, поступающий воздух подогревается от дымовых газов, за счет чего достигается повышение общего КПД котельной.
Прокладывать коаксиальные дымоходы так же допускается только внутри помещений, длина наружного участка в наших условиях должна составлять не более одного метра. Частой проблемой в условиях холодной зимы является намерзание льда на окончании дымохода. Происходит это из-за резкого охлаждения дымовых газов на выходе при контакте с холодным воздухом, поступающим на горение через зазор между трубами. Для решения данной проблемы можно подрезать участок внешней трубы в зоне окончания дымохода, чтобы разнести выброс дымовых газов и забор воздуха; либо использовать заводские зимние варианты окончания коаксиальной трубы.
Изготавливается данный тип дымохода как из пластика, так и из нержавеющей стали.
Основные схемы монтажа дымоходов для конденсационных котлов
Все схемы дымоходов для конденсационных котлов делятся на два основных типа: с забором воздуха на горение из помещения и с улицы. Естественно, в отечественной нормативной документации описаны данные типы дымоудаления и требования к ним, но в документации на котлы обычно встречаются названия согласно европейским нормам. Дымоход с забором воздуха из помещения котельной обозначается как “Bxx”, с улицы - как “Cxx”. Первый индекс меняется в зависимости от конкретной схемы, второй - от расположения вентилятора относительно теплообменника котла. Во всех современных конденсационных котлах вентилятор расположен перед теплообменником, что обозначается индексом “3”. Ниже приведены основные схемы на примере настенных котлов:
Для бытовых мощностей расчет дымохода обычно необязателен, достаточно следовать рекомендациям производителя котла по максимальной длине с учетом фасонных элементов (колен, тройников и т.п.). В случае промышленных котельных расчет дымоудаления обязателен, за ним можно обратиться к производителю дымохода.
Забор воздуха на горение из помещения
|
Наиболее простой способ организации отвода дымовых газов. Почти всегда применяется для котельных большой мощности: промышленных или коммерческих, когда используются котлы напольного исполнения. Так же часто встречается в бытовом применении.
Два главных требования при использовании таких схем: обеспечение необходимого притока воздуха в котельную и его чистоты. Для котельных больших мощностей это обычно не является проблемой, так как указанные моменты внимательно учитываются на этапе проектирования. В частных котельных часто встречается ситуация, когда достаточный приток воздуха не обеспечен; либо осуществляется через смежные помещения, где после запуска котла продолжаются отделочные работы, что способствует присутствию в воздухе мелкодисперсной пыли и засорению внутренних элементов котла. Естественно, такого положения вещей следует избегать или использовать специальные воздушные фильтры на котлах. |
 |
В данном случае дымовая труба обязательно должна быть выведена выше уровня крыши из зоны так называемого “ветрового подпора”.
Необходимо это для того, чтобы исключить влияние колебаний давления воздуха на процесс дымоудаления.
Забор воздуха на горение с улицы
В данном случае применяются два основных подтипа дымохода: коаксиальный и раздельный.
Коаксиальный дымоход
Как было сказано выше, распространен в основном в бытовом применении с настенными котлами. В частном доме коаксиальный дымоход особенно удобен тем, что его достаточно просто вывести горизонтально за стену, без сооружения вертикального ствола, выходящего за уровень крыши. Возможно это благодаря тому, что участки забора воздуха и выброса дыма расположены рядом в одной зоне по давлению, и, таким образом, не подвержены воздействию ветра.
Остается, однако, вопрос рассеивания дымовых газов в атмосфере. Выбросы современных конденсационных котлов экологически чисты, но дымоход должен соответствовать нормам по расстояниям до окон, дверей, вентиляционных решеток и соседних участков землевладения. Для того чтобы совместить удобство монтажа коаксиального дымохода внутри помещения и использования двустенной трубы на улице можно использовать специальные переходные комплекты.
В случае модернизации существующей котельной с кирпичными дымоходами встречается вариант исполнения с коаксиальной трубой до зоны данного дымохода. Далее внутри него прокладывается новая труба из нержавеющей стали (можно использовать одностенную). Забор воздуха осуществляется через зазор между стальной трубой и кирпичным дымоходом.
Наиболее разнообразный с точки зрения вариантов исполнения вариант организации дымохода. Тем ни менее в частном строительстве и в промышленных котельных встречается редко. Так как для конденсационных котлов первом случае обычно проще использовать коаксиальный дымоход, во втором - забор воздуха из помещения.
Часто встречается в многоквартирных домах с отдельными теплогенераторами на каждую квартиру, по следующей схеме:
По вопросу выбора и покупки дымохода для конденсационного котла обращайтесь к нашим
.
Должен быть выполнен из материалов, обладающих повышенной устойчивостью к кислотной коррозии. Одно дело, когда через трубу проходят горячие продукты сгорания, и совсем другое — когда в ней образуется конденсат, концентрированная кислота с pH от 3 до 5.
2. Дымоход должен обеспечивать свободный слив конденсата в специальный резервуар
Этот резервуар (котёл) должен быть оборудован сифонным гидрозатвором, заполненным водой, чтобы избежать попадания дымовых газов в сливной трубопровод.
Утепленный. Фото: Navien
3. Нужно предусмотреть принудительную тягу
Температура уходящих газов низкая (примерно 55 С), втрое ниже уходящих газов из обычного котла (180 С). Из-за этого естественной тяги дымохода, как правило, недостаточно, поэтому в используют принудительную тягу. Вентилятор котла способствует удалению дымовых газов из котла.
4. Дымоход должен быть герметичен
Из-за принудительной тяги дымоход обязательно должен быть герметичен по всей своей длине (например, используются манжетные уплотнения). А иначе часть дымовых газов будет попадать в помещение.
Коаксиальный. Фото: Protherm
5. Необходим постоянный приток воздуха
Для нормальной работы конденсационного котла требуется организовать постоянный приток воздуха к нему. Это можно осуществлять несколькими способами, например, забирая воздух из помещения, если в нём есть достаточный его приток. Если приточного воздуха недостаточно, приток воздуха организуется через тот же дымоход, который для этого обычно делают в виде концентрического трубопровода (коаксиальный дымоход). По внутренней трубе внутрь поступает уличный воздух, а по внешней отводятся дымовые газы.
Компактный котёл с коаксиальным дымоходом. Фото: Борис Безель
6. Надо правильно определить длину дымохода
Длина дымохода не может быть произвольно большой, она определяется мощностью вентилятора конкретной модели котла. Для каждой модели конденсационного котла она своя, и указывается в технических характеристиках изделия. Например, модель De Dietrich VIVADENS MCR-P 24 рекомендуется подключать к коаксиальному дымоходу с горизонтальным окончанием и с диаметрами воздушного канала 60 мм и для дымовых газов 100 м. И длина этого дымохода не должна превышать 6 м, если он имеет с горизонтальное окончание (выходной отрезок трубы выходит горизонтально через стену дома) либо 20 м, если коаксиальный дымоход имеет строго вертикальную конструкцию.
Редакция благодарит компанию De Dietrich за помощь в подготовке материала
Это должно быть вашим желанием, устанавливая конденсационный газовый нагревательный котёл, следовать последним достижениям конструкторской мысли. Дело в том, что обычные газовые котлы, без которых немыслима ни одна серьёзная система автономного отопления загородного дома, не полностью используют весь потенциал такого источника энергии, как газ. Именно поэтому, даже лучшие модели газовых нагревательных котлов имеют КПД не выше 80%. Часть энергии приходится выводить наружу и просто выбрасывать через коллектор.
Устройства вне школьных постулатов физики
Но, есть возможность выжать из газа дополнительные дивиденды в виде килокалорий энергии.
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.
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.
Полезный совет! К сожалению, нельзя сказать о такой же распространённости представляемых котлов у нас, как в Германии. Поэтому, если вы решились установить у себя такой котёл, в первую очередь выберите достойную модель, а самое главное, достойного поставщика и наладчика приобретённого котла. Прямо скажем, подавляющее большинство фирм не имеют ни опыта работы с такими котлами, ни соответствующего персонала для его дальнейшего обслуживания.
Преимущества конденсационных котлов
Среди преимуществ 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.
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.
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.
Существует модификации:
- напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
- – очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.
Полезный совет! Если вы решили приобрести газовый конденсационный котёл для промышленного использования, скорее всего, вам необходимо будет выбрать модель прямого, или ещё говорят, «мокрого», воздействия на поток теплоносителя. Эффективность таких котлов ещё выше, но их применение пока ограничено небольшим рынком предложений. В домашних условиях поголовно используются котлы косвенного, или «сухого», воздействия на теплоноситель, без соприкосновения с ним.
На гребне волны
Своими руками у вас вряд ли получится. Это слишком ответственная техника, служащая для слишком ответственных задач. Даже несмотря на то, что в вашем распоряжении будет инструкция по установке и эксплуатации, даже несмотря на то, что вы просмотрите все фото и видео материалы на нашем сайте, вам всё равно придётся обратиться за подробными консультациями к профессионалам.
А вот разобраться в алгоритме работы конденсационных котлов и выбрать необходимый, согласно мощности и внешнего вида, это уже для вас. В любом случае, отнеситесь к выбору очень ответственно, цена ошибки довольно велика и выражается уже не только в качестве отопления вашего дома, в немалых потерянных финансовых средствах, но и в дискредитации такой важной вещи, как внедрение в нашу жизнь самых передовых достижений конструкторов и дизайнеров.
Является основным элементом дымоходной системы. Используется на прямых участках для достижения требуемой высоты.
Имеется три типа размеров по длине - 250, 500, 1000 мм. , что обеспечивает возможность подбора элементов в соответствии с проектной конфигурацией. Дымовые трубы тип «Сэндвич» состоят из внутренней сварной трубы (различных марок сталей (AISI 430, 304, 321) разной толщины и внешней трубы большего диаметра из матовой или полированной (зеркальной) нержавеющей стали марки AISI 430 толщиной 0,5 мм или из оцинкованной стали. Между трубами проложен слой утеплителя - негорючий изоляционный материал на основе базальтовых пород.
Дроссель-клапан
Это элемент дымохода, используемый для регулирования тяги, путем частичного перекрытия дымового канала, а также в качестве заслонки на неэксплуатируемом камине с открытой топкой для предотвращения оттока теплого воздуха из помещения через дымоход.
Представляет собой трубу с вмонтированной поворотной заслонкой и выведенной наружу рукояткой.
Переход моно-термо
Это элемент дымохода, используемый при соединении дымоходных систем различного типа или при необходимости изменения диаметра дымового канала.
Переход устанавливается в местах соединения частей дымоходной системы с разным диаметром. Как правило, при переходе с меньшего диаметра на больший, в ситуациях, когда к основному каналу дымохода подключается несколько теплогенераторов на разном уровне
Отвод - это основной элемент дымоходной системы, позволяющий изменять направление дымовой трубы в случаях, когда необходимо обойти препятствие, или повернуть дымоход в нужном направлении. Отводы выполняются из цилиндрических секторов, соединенных под определенным углом.
Тройник 90°
Тройник 90 состоит из двух цилиндрических элементов, соединенных под углом методом точечной или шовной сварки.
При установке тройника на повороте дымохода из горизонтального или наклонного положения в вертикальное, внижней части тройника, замыкающего всю систему, устанавливается заглушка или заглушка-конденсатоотвод.
Тройник 90° предпочтительнее использовать в сухом режиме, так как при замедлении потока газов при крутом повороте может происходить активное выпадение конденсата.
Тройник 45°
Тройник 45° состоит из двух цилиндрических элементов, соединенных под углом методом точечной или шовной сварки.
При установке тройника на повороте дымохода из горизонтального или наклонного положения в вертикальное, в нижней части тройника, замыкающего всю систему, устанавливается заглушка или заглушка-конденсатоотвод.
Тройник 45° обеспечивает лучшие условия тяги, чем тройник 90°, так как имеет больший угол (135°) поворота.
Это инспекционный элемент дымохода, предназначенный для диагностики состояния дымового канала и прочистки дымохода путем удаления продуктов неполного сгорания топлива (сажи). Ревизия облегчает обслуживание дымохода.
Как правило, ревизия устанавливается в основании дымохода, ниже соединительного тройника, а также на горизонтальных участках соединительного дымоотвода длиной более 2 метров.
Ревизия представляет собой модификацию тройника 90°, оснащенного специальной крышкой, закрепляемой при помощи трубного хомута. Ревизия состоит из двух цилиндрических элементов, соединенных под прямым углом.
Заглушка
Устанавливается в нижней части тройника для сбора сажи и конденсата, а также может быть снята для удаления из дымохода посторонних предметов.
Заглушка с конденсатоотводом
Предназначена для сбора и вывода продуктов конденсата из дымового канала. Состоит из трубного элемента, конусного элемента или поддона с отверстием, соединенных между собой. Отверстие предназначено для отвода конденсата и снабжено патрубком.
Окончание коническое
Если на устье дымовой трубы не установлены элементы специального назначения, следует устанавливать окончание коническое для защиты утеплителя от атмосферных осадков.
Благодаря смыканию внутренней трубы и верхней кромки усеченного конуса перекрывается доступ атмосферных осадков к утеплителю.
Используется в качестве завершения дымохода для предохранения его от атмосферных осадков.
Переход термо-термо
Это элементы дымохода, используемые при соединении дымоходных систем различного типа или при необходимости изменения диаметра дымового канала.
Переходы устанавливается в местах соединения частей дымоходной системы с разным диаметром. Как правило, при переходе с меньшего диаметра на больший, в ситуациях, когда к основному каналу дымохода подключается несколько теплогенераторов на разном уровне.
У пользователей нашего портала есть уникальная возможность - следить, как в рамках проекта с FORUMHOUSE мы, с нашими партнёрами, строим в Подмосковье комфортабельный и энергоэффективный загородный дом. Для этого при возведении коттеджа используются самые современные материалы и технологии.
В качестве фундамента выбрана УШП, а системы отопления - тёплый пол. Кроме этого, котельной стал настенный конденсационный газовый котел. О том, почему для нашего проекта было выбрано именно это оборудование, и в чём заключаются преимущества его работы, в формате мастер-класса вам расскажет технический специалист компании .
- Принцип работы конденсационного газового теплогенератора.
- Преимущества использования конденсационного газового котла.
- В какой системе отопления лучше всего использовать это оборудование.
- На что обратить внимание при эксплуатации конденсационного газового котла.
Принцип работы конденсационного газового теплогенератора
Прежде чем мы расскажем о нюансах конденсационной технологии, отметим, что энергоэффективный, а значит комфортный и экономичный загородный дом - сбалансированное строение. Это означает, что, помимо замкнутого теплоизоляционного контура, все элементы коттеджа, включая инженерную систему, должны быть оптимально подобраны друг к другу. Поэтому так важно выбрать котёл, который хорошо сочетается с низкотемпературной отопительной системой «теплый пол», а также позволит сократить расходы на покупку энергоносителя в долгосрочной перспективе.
Сергей Бугаев Технический специалист компании Ariston
В России, в отличие от европейских стран, конденсационные газовые котлы менее распространены. Помимо экологичности и большего комфорта, данный вид оборудования позволяет уменьшить затраты на отопление, т.к. такие котлы работают на 15-20% экономичнее обычных.
Если посмотреть технические характеристики конденсационных газовых котлов, то можно обратить внимание на КПД оборудования - 108-110%. Это противоречит закону сохранения энергии. В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%. Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?
Дело в том, что такой результат получается благодаря методике теплотехнического расчёта, применяемой для обычных газовых котлов , не учитывающей один важный момент испарение/конденсацию. Как известно, при сгорании топлива, например, магистрального газа (метана CH 4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO 2), вода (H 2 O) в виде пара и ряд других химических элементов.
В обычном котле температура дымовых газов после прохождения через теплообменник может доходить до 175-200 °C.
И водяной пар в конвекционном (обычном) теплогенераторе фактически «вылетает в трубу», унося с собой в атмосферу часть теплоты (выработанной энергии). Причём величина этой «потерянной» энергии может доходить до 11%.
Чтобы повысить эффективность работы котла, надо задействовать это тепло до того, как оно уйдёт, и передать его энергию через специальный теплообменник теплоносителю. Для этого нужно охладить дымовые газы до температуры т.н. «точки росы» (около 55 °C), при которой происходит конденсация паров воды с выделением полезной теплоты. Т.е. - задействовать энергию фазового перехода для максимального использования теплотворной способности топлива.
Возвращаемся к методике расчёта. Топливо имеет низшую и высшую теплотворную способность.
- Высшая теплотворная способность топлива - это количество теплоты, выделившейся при его сгорании с учётом энергии водяного пара, содержащегося в дымовых газах.
- Низшая теплотворная способность топлива - это количество выделившейся теплоты без учёта энергии, скрытой в водяном паре.
КПД котла выражается в количестве тепловой энергии, полученной при сгорании топлива и переданной теплоносителю. Причём, указывая КПД теплогенератора, производители могут по умолчанию рассчитать его по методике с применением низшей теплотворной способности топлива. Получается, что реальный коэффициент полезного действия конвекционного теплогенератора на самом деле составляет около 82-85% , а конденсационного (помним об 11% дополнительной теплоты сгорания, которые он может «забрать» из водяного пара) – 93 - 97% .
Отсюда и появляются цифры КПД конденсационного котла, превышающие 100%. Благодаря высокому КПД такой теплогенератор расходует меньше газа, чем обычный котёл.
Сергей Бугаев
Максимальную эффективность конденсационные котлы обеспечивают, если температура обратной линии теплоносителя меньше 55 °C, а это низкотемпературные системы отопления «тёплый пол», «тёплые стены» или системы с увеличенным количеством секций радиаторов. В обычных высокотемпературных системах котёл будет работать в конденсационном режиме. Только в сильные морозы нам придётся поддерживать высокую температуру теплоносителя, в остальное время, при погодозависимом регулировании, температура теплоносителя будет ниже, и за счёт этого в год мы сэкономим 5-7%.
Максимально возможная (теоретическая) экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет:
- при сгорании природного газа – 11%;
- при сгорании сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%;
- при сгорании дизельного топлива (солярки) – 6%.
Преимущества использования конденсационного газового котла
Итак, мы разобрались с теоретической частью. Теперь расскажем, как особенности конструкции конденсационного котла влияют на эффективность его работы и долговечность. На первый взгляд кажется, что использовать дополнительную энергию водяного пара, скрытую в дымовых газах, можно и в обычном котле, специально «загнав» его в низкотемпературный режим работы. Например, подключив котёл (это неправильно) напрямую к системе теплого пола или значительно понизив температуру теплоносителя, циркулирующего в радиаторной системе отопления. Но, выше мы уже писали, что при сгорании магистрального газа образуется целый «букет» химических элементов. В водяном паре содержатся: углекислый и угарный газы, окислы азота, а также примеси серы. При конденсации и переходе пара из газообразного в жидкое состояние эти примеси оказываются в воде (конденсате) и на выходе получается слабый кислотный раствор.
Сергей Бугаев
Теплообменник обычного котла не выдержит длительной работы в агрессивной химической среде, со временем он проржавеет и выйдет из строя. Теплообменник конденсационного котла сделан из материалов, отличающихся коррозионной стойкостью и устойчивостью к кислотным средам. Наиболее стойким материалом является нержавеющая сталь.
При изготовлении конденсационного котла используются только долговечные и износостойкие материалы. Это увеличивает срок службы и надёжность работы этого оборудования, также уменьшаются затраты на сервисное обслуживание.
Кроме этого, повышенные требования предъявляются и к другим конструкционным элементам конденсационного теплогенератора, т.к. требуется охладить дымовые газы до нужной температуры. Для этого котёл оснащается наддувной горелкой с высокой степенью модуляции. Такая горелка работает в широком диапазоне мощностей, что позволяет оптимальным образом регулировать нагрев воды. Также конденсационные котлы оснащаются автоматикой, обеспечивающей точное поддержание режима горения, температуры отходящих газов и воды в обратной линии. Для чего ставятся циркуляционные насосы, плавно изменяющие силу напора протока теплоносителя, а не как простые 2-х и 3-х скоростные. С обычным насосом теплоноситель проходит через котёл с постоянной скоростью. Это приводит к росту температуры в «обратке», повышению температуры дымовых газов выше точки росы, а следовательно, снижению эффективности работы оборудования. Также возможен перегрев системы отопления (тёплого пола) и уменьшение теплового комфорта.
Важный нюанс : горелка обычного котла не может работать на мощности ниже 1/3 от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора. Горелка конденсационного котла может работать на мощности, составляющей 1/10 (10%) от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора.
Сергей Бугаев
Рассмотрим следующую ситуацию: начался отопительный сезон, температура на улице -15 °C. Мощность обычного котла, установленного в доме – 25 кВт. Минимальная мощность (1/3 от максимальной), на которой он может работать – 7.5 кВт. Предположим, что теплопотери здания составляют 15 кВт. Т.е. котёл, непрерывно работая, компенсирует эти теплопотери, плюс остаётся запас по мощности. Через несколько дней случилась оттепель, что, согласитесь, часто случается за зиму. В итоге уличная температура теперь около 0 °C или чуть ниже. Теплопотери здания, из-за повышения температуры на улице, сократились и теперь составляют примерно 5 кВт. Что произойдёт в этом случае?
Обычный котёл не сможет, работая в непрерывном режиме , выдавать необходимые для компенсации теплопотерь 5 кВт мощности. В результате он перейдёт в так называемый цикличный режим функционирования. Т.е. будет постоянно включать и отключать горелку, либо будет перегреваться система отопления.
Такой режим неблагоприятен для работы оборудования и приводит к его ускоренному износу.
Конденсационный котёл, при той же мощности и в аналогичной ситуации, в непрерывном режиме работы спокойно выдаст 2.5 кВт мощности (10% от 25 кВт)¸ что напрямую влияет на срок службы теплогенератора и уровень комфорта в загородном доме.
Конденсационный котёл, дополненный погодозависимой автоматикой, гибко подстраивается под изменения температурного режима в течение всего отопительного сезона.
Современная автоматика позволяет значительно упростить процесс управления котлом, в том числе и дистанционно, с помощью специального мобильного приложения для смартфонов, что повышает удобство пользования оборудованием.
Добавим, что отопительный сезон в России, в зависимости от региона, в среднем составляет 6-7 месяцев, начинаясь осенью, когда на улице ещё не очень холодно, и длится до весны.
Примерно 60% этого времени среднесуточные температуры на улице держатся в районе 0 °С.
Получается, что максимальная мощность котла может потребоваться только в относительно короткий период времени (декабрь, январь), когда установились настоящие морозы.
В другие месяцы от котла не требуется выход на максимальный режим работы и повышенная теплоотдача. Следовательно, конденсационный котёл, в отличие от обычного, будет эффективно работать и при температурных перепадах, и при небольшом морозе. При этом снизится потребление газа, что в тандеме с низкотемпературной системой отопления (теплым полом) уменьшит затраты на покупку энергоносителя.
Даже при использовании конденсационного котла вместе с высокотемпературным радиаторным отоплением это оборудование работает эффективнее традиционного на 5-7%.
Сергей Бугаев
Помимо экономичности, важным преимуществом конденсационных котлов является возможность получения большой мощности при компактных размерах оборудования. Конденсационный газовый котёл в настенном исполнении особенно актуален для небольших котельных.
Кроме этого, конденсационный котёл имеет турбированную горелку, что позволяет отказаться от стандартного дорогостоящего дымохода и просто вывести коаксиальную дымоходную трубу через отверстие в стене. Это упрощает монтаж оборудования или установку нового конденсационного котла взамен старого – обычного, при реновации существующей системы отопления.
Особенности эксплуатации конденсационного газового котла
Частые вопросы потребителей: что делать с конденсатом, получаемым в процессе эксплуатации котла, насколько он вреден, и как его утилизировать.
Количество конденсата можно рассчитать так: на 1 кВт*ч приходится 0,14 кг. Следовательно, конденсационный газовый котёл мощностью в 24 кВт при работе на 12 кВт мощности (т.к. большую часть отопительного периода котел работает с модуляцией, а средняя нагрузка на него, в зависимости от условий, может составлять ниже 25%) в достаточно холодный день вырабатывает 40 литров конденсата при низкотемпературном режиме.
Конденсат можно слить в центральную канализацию, при условии, что его разбавили в пропорции 10 или лучше 25 к 1. Если дом оборудован септиком или локальной очистной станцией, требуется нейтрализация конденсата.
Сергей Бугаев
Нейтрализатор представляет из себя ёмкость, заполненную мраморной крошкой. Вес наполнителя – от 5 до 40 кг. Менять её надо вручную в среднем раз в 1-2 месяца. Конденсат, обычно пройдя через нейтрализатор, самотёком попадает в канализацию.
Подведение итогов
Это современное оборудование, отличающееся надёжностью, экономичностью и эффективностью работы. Также сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу, что особенно актуально при ужесточении норм по экологичности. Кроме этого, установка данного типа теплогенератора, за счёт уменьшения расхода газа, позволит уменьшить затраты на отопление в долгосрочной перспективе и повысить уровень комфорта в загородном доме.