Конденсационный газовый котел отопления

Выбор отопительного оборудования с каждым годом ширится и дополняется новыми моделями и технологиями. В стремлении к увеличению производительности котлов отопления были разработаны газовые конденсационные котлы. В них, кажется, перевыполнен план по увеличению КПД тепловых машин, и это даже настораживает. Однако если разобраться, то все в порядке и законы физики не нарушены, и они эффективнее привычного газового оборудования, достаточно уяснить принцип их действия.

двухконтурный конденсационный газовый котел

Принцип работы

В любом котле отопления кроме электрического используется энергия, выделяемая при сжигании топлива с последующей передачей тепла посредством теплообменника. Однако задействуется далеко не вся высвобожденная горением теплота. Часть бесцельно рассеивается, часть нужна для поддержания естественной тяги, то есть попросту вылетает в трубу. Даже закрытая камера сгорания и принудительный отвод выхлопа не помогает особенно повысить эффективность теплопередачи. Среднее значение КПД для газового котла – 92%. Повысить коэффициент практически невозможно, это потолок для классической конструкции газового котла.

Схема работы конденсационного газового котла

Схема работы котла

Однако есть возможность задействовать источники тепла ранее игнорируемые конструкторами и разработчиками котельного оборудования. В выхлопе, в отработанных газах после сгорания природного газа имеется изрядное количество перегретого водяного пара и других включений (зола, смолы и т.п.).

Пар по большей части не из воздуха, поступающего извне, а полученный в результате самого горения, и, следовательно, он таит в себе существенный запас энергии. Прямой теплообмен в этом случае не особенно полезен, зато если заставить водяной пар конденсироваться, то выделится уже приличная по объему теплота, сопоставимая с энергией горения природного газа.

Оказалось, что сконденсировать пар из выхлопа газовой горелки просто. Достаточно на пути от камеры сгорания к дымоходу установить теплообменник с температурой поверхности не более 55°С, что соответствует приблизительно значению точки росы для продуктов сгорания природного газа.

Принцип действия конденсационного котла:

  1. В камере сгорания сжигается природный газ.
  2. Теплота от сгорания передается основному теплообменнику.
  3. В верхней части котла устанавливается дополнительная камера с теплообменником, который нагревается не выше 55°С.
  4. Пар из выхлопа конденсируется во второй камере и отдает дополнительное тепло.

Если взять классическую теплоту сгорания газа за 100%, то за счет конденсации получается еще дополнительно 15%. С учетом выхода обычных котлов – 92%, получаем 107% КПД для  конденсационного котла.

Чтобы реализовать нормальную работу конденсационного котла, теплоноситель в системе отопления не должен нагреваться свыше определенной температуры 50-55°С. Обратка, поступающая от радиаторов, в первую очередь подводится к конденсатору, а уже после этого к основному теплообменнику.

Плюсы и минусы

Переход с обычного котла на конденсационный – это достаточно сложный и затратный процесс. Легче, если отопление в доме формируется с нуля, тогда есть возможность скомпоновать экономически выгодную систему.

Конденсационные котлы существенно снижают затраты газа за отопительный сезон. Этому способствует существенно повышенный КПД. Если же говорить о полноценном обогреве, изначально сработанном для данного типа оборудования, то экономия становится еще заметнее, даже с учетом монтажных работ. Отопление строится с максимальным порогом температуры теплоносителя в 50(80)°С. Этого достаточно для поставленной задачи, и заодно дает широкий выбор по материалам и комплектующим.

Котлы по определению снабжаются функциональным блоком управления с возможностью тонкой настройки параметров обогрева. Это преимущество сказывается на комфорте жильцов и снова на экономичности.

За счет конденсации большей части выхлопа снижается вредный выброс в атмосферу.

Существенным недостатком конденсационных котлов остается стоимость, отбить которую даже в лучших условиях получится только за несколько лет.

Остальные особенности, иногда критикуемые со стороны, сложно назвать недостатками. Это эксплуатационные характеристики, которые отличаются от таковых у классического газового котла. Достаточно учесть эти моменты заблаговременно:

  • Энергозависимость.
  • Большой объем конденсата, который необходимо удалять вручную или пропускать через фильтр перед сливом в канализацию.
  • Зависимость эффективности от параметров системы отопления. Для нормальной эксплуатации требуется перепад температуры между входом и выходом теплообменника по теплоносителю в 20-25°С.

Напольные и настенные

Конденсационные котлы выпускаются в напольном и в настенном исполнении, при этом камера сгорания может быть открытой с атмосферной горелкой или закрытой. Это дает широкий выбор пользователю. Практически у любого производителя найдется котел требуемой мощности для жилого дома или квартиры с нужной комбинацией характеристик, чтобы установить оборудование самым оптимальным образом.

Некоторые модели подойдут для замены старых котлов в гравитационных системах отопления. Обязательное наличие перепада температуры на входе и выходе, а также наличие встроенной накопительной емкости, этому как раз способствуют. Преимущество конденсационных котлов в том, что при замене громоздкого напольного старого оборудования его вполне возможно заменить компактным настенной моделью.

напольный конденсационный котел Viessmann

Напольный конденсационный котел Viessmann

Одноконтурные и двухконтурные

Конденсационные котлы с одноконтурным теплообменником способны обеспечить нагрев только теплоносителя. Горячую воду в этом случае можно получить, подключив внешний бойлер косвенного нагрева который будет отбирать часть мощности на себя. Выбор одноконтурной модели – единственный разумный вариант, если есть централизованная подача ГВС без сбоев и длительных перерывов.

Если требуется горячая вода и для бытовых нужд, то лучше подойдет двухконтурный конденсационный котел со встроенным теплообменником ГВС. Отличительные особенности конденсационных двухконтурных котлов:

  • Возможность нагрева воды до 60°С, так как используется теплообменник прямого действия без учета конденсационной камеры.
  • Во время подготовки горячей воды контур отопления частично или полностью перекрывается, так что наличие накопительной емкости обязательно для снижения нагрузки на котел.
  • Чаще используется внешняя накопительная емкость для ГВС, что следует учитывать при выборе места и способа установки.

С импульсным горением

Недавно наряду с уже описанными конденсационными котлами начался выпуск устройств с импульсным горением. Это совершенно новый подход в плане конструкции отопительных котлов. В них нет привычной горелки, и теплообменник используется специфический. Тепловая энергия вырабатывается при организации огромного числа микровзрывов подготовленной газовоздушной смеси в камере сгорания специальной формы. Это позволяет выработать больше энергии при меньшей затрате топлива, при этом значительная часть теплообмена происходит за счет конденсации выхлопа.

импульсный газовый конденсационный котел

В котлах с импульсным горением камера сгорания располагается фактически внутри накопительной емкости, притом в верхней ее части. Внутрь подается подготовленная топливная смесь из газа и воздуха в строго заданной пропорции. Далее с помощью искры или впоследствии за счет перегретых стенок камеры провоцируются микровзрывы с частотой в несколько сотен за секунду.

Выхлоп под воздействием высокой температуры сильно расширяется, а в камере перекрывается входной клапан в верхней части. За счет создаваемого давления газы поступают в блок трубок, уходящих вниз через накопительную емкость с теплоносителем. Отдавая свое тепло воде, газы остываю, пар конденсируется. На выходе из такого своеобразного теплообменника отработанные газы уже имеют температуру менее 40°С и отводятся принудительно за пределы помещения. При этом используются обычные пластиковые трубы, а дымоход прокладывается любым удобным способом.

Заявлено, что расход газа снижен в три раза при неизменной тепловой мощности. Однако это скорее похоже на маркетинговый ход, чем на реальные показатели. Технология новая и еще не получила достаточно убедительных рецензий от потребителя.

Дымоходы

Для отвода отработанных газов в конденсационных котлах используется классический дымоход для открытой камеры сгорания и коаксиальный дымоход для закрытых камер с надувными горелками. Требования к дымоотводящей системе предписаны производителем для каждой модели, и отступать от этих условий категорически нельзя.

С учетом относительно низкой температуры выхлопа классический дымоход должен быть существенно выше и больше по диаметру, чем аналогичного котла с использование только низшей теплоты горения. Только так будет поддерживаться достаточная тяга для отвода продуктов горения без риска опрокидывания тяги или задымления помещения.

В случае с закрытой камерой сгорания все проще. Следует по наименьшему маршруту проложить коаксиальный дымоход требуемого сечения, и вывести его з пределы здания. Об остальном позаботится автоматика.

Статьи по теме
Это интересно
Установка батарей отопления В преддверии зимы, особенно важно защитить свое жилье от холода. Необходимо... 
Как выбрать электрический настенный конвектор отопления Из всех возможных вариантов обогрева собственного дома самый простой и... 
Cистемы отопления частного дома Любой дом следует оборудовать системой отопления. И закономерно возникает... 
Газогенераторные котлы на твердом топливе Газогенераторные котлы на твердом топливе — это одна из многих разновидностей...