F.A.Q. о котлах и отоплении. Котел роса

Конденсационный газовый котел - плюсы и минусы, принцип работы

Горение и конденсация

При сгорании любого вида топлива образуется двуокись углерода и вода, а точнее водяные пары. Температура дымовых газов при выходе из зоны горения топлива может иметь температуру в несколько сотен градусов. В теплообменнике традиционного котла дымовые газы охлаждаются примерно до температуры 140-145 С, а затем направляются в дымоход и выбрасываются в атмосферу, унося с собой не только СО2, но и нагретый водяной пар, а вместе с ним и часть тепловой энергии, полученной при сжигании топлива.

Проблема потери тепла с дымовыми газами долгое время считалась практически неразрешимой. Попытки охладить дым до точки росы и использовать выделяемое при этом тепло осуществлялись еще в первой половине прошлого столетия, но разработчикам пришлось столкнуться с проблемой высокой коррозии материалов, делающей утилизацию тепла уходящих газов экономически нецелесообразной.

Дело в том, что при контакте продуктов сгорания с конденсатом образуется кислота, под воздействием которой материалы того времени приходили в негодность в короткие сроки.  Процесс выделения конденсата и образования кислоты, а, значит, разрушения металла, из которого был сделан котел и дымоход, начинался уже  при температуре ниже 140 С.

Именно по этой причине конструкторы традиционных котлов отопления полностью исключают саму возможность образования конденсата и стремятся к тому, чтобы уходящие дымовые газы не охлаждались ниже 140 градусов.

Однако идея использовать тепло водяного пара и за счет него повысить эффективность котла была заманчива. Неоднократно предпринимались попытки применить в конструкции котла теплообменники из материалов, устойчивых к воздействию кислот: керамики, стали с защитным покрытием, и даже стекла.

Но настоящим прорывом стало появление нержавеющей стали и устойчивых к коррозии алюминиевых сплавов, что позволило создать доступный и эффективный котел отопления, в котором продукты сгорания полностью отдают нагреваемой среде тепло, выработанное при сжигании топлива. Котел получил название конденсационного котла.

В чем отличие конденсационного и традиционного котлов отопления?

Конденсационный котел отопления, в отличие от обычного, имеет два теплообменника:

• Первый-для предварительного нагрева холодной воды, поступающей в котел
• Второй- для основного нагрева воды, поступающей из зоны ее предварительного нагрева

Нагрев основного теплообменника осуществляется за счет тепловой энергии дымовых газов, выходящих из зоны горения топлива. По сути, нагрев основного теплообменника и передача в нем тепла теплоносителю можно рассматривать как модель обычного газового котла.

Только в традиционном котле отопления дымовые газы, пройдя через теплообменник и имея температуру примерно 140 С, выбрасываются в атмосферу, унося с собой часть тепловой энергии, выработанной при сжигании топлива, а в конденсационном котле они дополнительно направляются в еще один теплообменник, где происходит снижение температуры дымовых газов до точки росы.

Значение точки росы для природного газа

Точкой росы называют определенное соотношение давления газа и его температуры, при котором происходит образование конденсата. Этот процесс еще называют выпадением росы, что и дало название термину, широко распространенному в физике и  теплотехнике.

Значение точки росы для каждого вида топлива различное и определяется концентрацией углекислого газа в уходящих дымовых газах через соотношение  RO2max / RO2. В этой формуле RO2 это содержание в уходящих дымовых газах трехатомных газов.

При сжигании в котле природного газа температура точки росы находится ниже 59 С.

При охлаждении температуры дымовых газов ниже этого значения начинается процесс образования конденсата на стенках теплообменника. При этом выделяется значительное количество тепла, используемого для предварительного подогрева воды. Образующийся конденсат также предварительно охлаждается, а затем выводится в конденсатосборник.

При сравнении эффективность, а значит, и производительность, конденсационного котла выше традиционного котла на 9-11%, величина которых определена именно использованием тепла, ранее просто выбрасываемого в атмосферу.

Устройство конденсационного котла отопления

В основе принципа действия конденсационного котла отопления лежит использование тепловой энергии водяного пара продуктов сгорания, выделяемой при его конденсации.

Для этого, как уже было сказано, в котлах используется наряду с основным теплообменником, дополнительный, конденсационный. Для его изготовления применяют только устойчивые к коррозии материалы, ведь именно от их взаимодействия, а. точнее, от способности не вступать в химические реакции с агрессивной средой, образующейся в ходе процесса конденсации пара, зависит срок службы котла.

Следует отметить, что производители конденсационных котлов отопления предлагают устройства с различными конструкционными особенностями. Однако, несмотря на различия, все современные конденсационные газовые котлы отопления имеют общие особенности:

• В конденсационных котлах по сравнению с традиционными продукты сгорания топлива проводят больше времени, что возможно только при низкой тяге, регулировать которую удобнее с помощью вентилятора, поэтому котлы имеют закрытую камеру горения и чаще всего комплектуются коаксиальным дымоходом
• В конденсационных котлах используются модульные горелки с предварительной подготовкой смеси топлива и кислорода в пропорциях, обеспечивающих оптимальное сжигание топлива.
• Для эффективной работы конденсационного котла  необходимо поступление в него обратной воды с температурой ниже температуры точки росы не менее, чем на 20С.

Это значит, что нагрев обратки должен быть на уровне 25-30С, поэтому котлы конденсационные относят к низкотемпературным и часто используют вместе с системой «теплый пол», протяженность труб которой позволяет охладить теплоноситель до нужной температуры.

Преимущества конденсационных котлов отопления

• Высокий КПД, уровень которого по сравнению с традиционными котлами отопления выше на 9-10%. Иногда, сравнивая котлы и беря за 100 % КПД обычного котла, говорят, что конденсационный имеет КПД 109-110%, что с физической точки зрения неверно, но в общем позволяет понять, какой вид оборудования более производительный и эффективный
• Полное сжигание топлива и более безопасный для окружающей среды состав продуктов горения: в них полностью отсутствует угарный газ и сероводород
• Низкий уровень шума
• Компактность и малый вес
• Возможность каскадной установки
• Возможность использования коаксиального дымохода

Виды и производители конденсационных котлов

Конденсационные котлы отопления могут работать на любом виде топлива, но в наибольшей степени их преимущества проявляются при сжигании газового топлива.

Классифицировать конденсационные котлы можно

• по способу установки: настенные и напольные.
• по наличию контура для нагрева воды: одноконтурные или двухконтурные

Выпускают конденсационные котлы все  ведущие европейские производители теплотехнического оборудования. Наибольшее распространение в нашей стране получили котлы:

• Viessmann.
• Bosch.
• Аристон

Основное различие между котлами перечисленных торговых марок состоит в наличии дополнительных опций, позволяющих более точно поддерживать выбранный климат в помещении и рационально использовать топливо.

aquagroup.ru

F.A.Q. о котлах и отоплении

Что такое точка росы?

Точкой росы при данном давлении называется температура, до которой должна охладиться смесь газов, чтобы содержащийся в ней водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.

Откуда вода в дыме

Казалось бы, какое отношение это имеет к котлу, тем более, котлу на пеллетах? Дело в том, что при сжигании даже абсолютно сухих пеллет или древесины в любом другом виде образуется некоторое количество воды. Полностью сухая древесина в своем составе содержит около 6 % водорода по массе, при сгорании которого образуется вода. Реальное топливо содержит некоторое количество воды, очень влажные отходы (щепа, опилки от свежеспиленного дерева) содержат значительное количество воды (до половины веса, иногда и более). Водород содержит в своем составе большинство видов топлива, в том или ином количестве. Свободны от водорода только антрациты и древесный уголь высокого качества, при их сгорании вода не образуется, точка росы существенно ниже, чем для других топлив (вода поступает с влажностью воздуха).

Когда выпадает роса

Итак, дымовые газы содержат некоторое количество влаги, которая может выпасть в виде росы, если газы будут охлаждены ниже определенной температуры. Эта температура определяется долей водяного пара в смеси газов. Чем больше водяного пара, тем выше точка росы. Температура точки росы зависит от многих параметров, вида топлива, его влажности, избытка воздуха. Что касается отходов древесины, то точка росы меняется в процессе работы котла из-за изменения избытка воздуха при неравномерностях в подаче топлива, и из-за естественного разброса влажности древесины. В основном при температурах выше 50-60 градусов в подавляющем большинстве случаев конденсации не происходит. Это означает что для гарантированной работы котла без образования конденсата необходима температура обратной воды в котел равная или выше 60 °С.

Как выпадает

Механизм образования конденсата прост – вблизи холодной стенки образуется тонкий слой газа с температурой стенки (толщина такого слоя может быть от долей миллиметра), именно в нем, в этом слое происходит выпадение росы. Поэтому в топке, где температура газов в несколько сотен градусов, может происходить образование конденсата. Вспомните: если дохнуть на оконное стекло – оно запотевает, хотя пара от дыхания не видно (при определённой температуре и влажности). При работе на маловлажном топливе количество конденсата может быть не велико и его появление не заметно, хотя холодные стенки теплообменных поверхностей будут покрыты слоем влаги. При работе на влажном топливе, с малым избытком воздуха количество конденсата может быть значительным (например, для котла 1.2 МВт – 200-300 л/час). Такой механизм образования реализуется при температуре смеси газов выше точки росы, при контакте с холодной поверхностью.

Иная картина наблюдается при охлаждении всего объема газов до температуры ниже точки росы. Такое происходит зимой в мороз при дыхании, при появлении видимого пара у труб где в теплую погоду его видно не было. Здесь при охлаждении газа вода конденсируется в мельчайшие капельки, которые образуют туман. При этом на срезе трубы, там, где газы только вышли и ещё не успели охладиться, сохраняется их прозрачность, далее по мере остывания и конденсирования влаги прозрачность уменьшается.

Чем опасен конденсат

Основную опасность конденсат представляет для металлических поверхностей. Пленка воды сама по себе достаточно активно взывает коррозию, более того в этой воде растворяются различные соединения из дымовых газов, что в условиях относительно высокой температуры приводит к очень высокой скорости коррозии. Особенно опасно образование конденсата при работе на топливах содержащих серу (даже в минимальных количествах). Оксиды серы, растворяясь в воде, образуют серную кислоту, очень мало летучую и агрессивную. Такие условия работы способны уничтожить котел за весьма короткий срок (один сезон). На стенки покрытые конденсатом прилипают частички золы и у носа топлива, со временем образуются трудноудалимые отложения, под коркой которых непрерывно протекает коррозия. Часто конденсат образуется не в котле, а в дымовой трубе в холодное время года. Конденсат стекает по стенкам трубы вниз, постепенно намерзая на них. Через некоторый промежуток времени намерзшими слоями или столбом жидкости сечение дымохода трубы перекрывается. Особенно чувствительны к температурам ниже точки росы котлы с высоким КПД, у которых температура уходящих газов не многим выше температуры конденсирования.

Нужно учесть

Древесное топливо – безсернистое, поэтому дымовые газы в котле можно охлаждать до температуры 120-140 °С получая, при этом, КПД более 90-92%. Но такому котлу понадобиться хорошо утепленная дымовая труба, чтобы зимой в ней не образовывался, и не намерзал конденсат.

Как избавиться

Помимо хорошо утепленной уличной трубы для работы высокоэффективного котла необходимо выполнение второго условия: температура обратной воды должна быть не ниже 50-60 °С. Этого можно достичь применением специальных схем подключения котла. Более подробно разобраны несколько вариантов подключения, на примере системы отопления коттеджа, изложена в статье на нашем сайте: «Система отопления коттеджа».

Производство и продажа котлов и котельного оборудования.ООО "Котлосервис" тел.(4832) 58-08-06, [email protected]

teplo-faq.net

Решение проблемы с дымоходом - правильный подбор системы отопления

Для чего дымоход

Дымоходы видели все: что-то на возвышении со струящимся дымом. Казалось бы, приделай к печке любую трубу — и готово. Не все так просто. Параметры трубы: высота, диаметр, материал, создают необходимую тягу, определяющую параметры горения.

Незнание, непонимание принципов построения газоотведения приведет к печальным результатам:

1. Неполное сгорание топлива и не экономичная работа отопительной системы.
2. Проникновение продуктов сгорания (угарного газа) в домостроение, — опасность для жизни и здоровья людей.
3. Возможность возникновения пожара.

Надеемся вы достаточно напуганы, чтобы такой важный аспект стройки как дымоход доверить профессионалам, или хотя бы правильно рассчитать.

Низшая температура выходных газов. Качество дымохода. Точка росы

Ранее наши бабушки и дедушки, скорее прабабушки и прадедушки топили печи тем, чем находили. Заботы об экономии были второстепенными – греет и ладно. Нынешнее время, с дороговизной углеводородов, экономическую составляющую выдвигает на первое место. При выборе отопительного прибора для нас главный параметр КПД (коэффициент полезного действия). Упрощенно определяется как разность между температурой в топочной камере и температурой уходящих газов. Интуитивно понятно – чем больше энергии от сгорания топлива «заберет» отопительная система, тем лучше. Для КПД лучше, а для системы отвода газов?

Снижение температуры выходных газов может быть не только следствием увеличения КПД, но и благодаря особенностям организации длительного горения твердого топлива. Регулируемая подача воздуха позволяет топливу тлеть, долго отдавая тепло. В любом случае температура отходящих газов низкая. Это плата за реализацию высоких параметров отопительных котлов.

Низшая температура выходных газов определяется способностью его подняться по дымоходу и гарантированно удалиться. Есть температурная граница, ниже которой теплый воздух не сможет преодолеть высоту трубы. Что влияет на гарантированное удаление газов? Первое – температура, это выяснили. Чем она выше, тем гарантированно горячий газ устремляется вверх. Второе – качество дымохода.

Рассмотрим подробнее, как дымоход влияет на способность удаления газов:

• А. Гладкость стенок, малейшая неровность создает завихрения и отложение сажи и копоти, препятствует движению газов.
• Б. Геометрия сечения. Лучшая форма – цилиндр. Если кирпичная кладка – квадрат. Придание прямоугольного сечения с соотношением сторон 1 к 2 приводит к снижению эффективности дымохода на 30%. Такой воздушный канал тяжело чистить, быстрее забивается сажей.
• В. Теплоизоляция – основной бич низкотемпературных котлов. При температуре газов старого котла 200 С охлаждение газов в дымоходе на 50 С не проблематично, а при 100 С газы уходят за точку росы. В дымоходе выпадает роса, проникает в мельчайшие щели и начинает свое черное дело. Упрощенно точка росы – это такое температурное состояние продуктов сгорания, при котором водяные пары начинают переходить в жидкое состояние, для природного газа составляет 55– 60 С. Проникая в тело дымохода замерзает, рвет строительную часть. Стекая в котел, губит теплообменник, являя собой кислоту.

При высокой температуре газов откладывается механически легкоудаляемая сажа. Она горючая, но при чистке дымохода 1-2 раза в год безопасная. При низкой температуре отходящих газов сажа и копоть соединяются с водой и на дымоходе образуется дегтеобразная масса. Удалить ее очень сложно. При высыхании создается твердый и горючий, слой, очень зловонный, при малейших порах в дымоходе проникает наружу. Внутренние помещения насыщает запахом гари, дымоходы окрашивает в черный цвет. Проблема усугубляется в периодическом отключении современных котлов при достижении заданной температуры, перепады температуры дымохода увеличивают образование конденсата.

В отходящих газах образуются активные соединения — СО, CO2 , NOx, SO2, при контакте с парами воды образуют кислую среду с РН 3.8 – 4,0, в основном серную. Объем выпадающего пара зависит от нижней границы температуры газов, может достигать до 1,5 кг в низкотемпературных котлах при сгорании кубометра природного газа. Почти весь пар оседает на дымоходе.

Что делать: Пути решения

А что мы можем сделать? Способа два, первый – не экономить, топить по прадедушкиному способу, подняв температуру газов в трубе выше 250 С и решить проблему надежного газоудаления. Второй – качественная дымовая труба. Современная жизнь подсказывает второй вариант, даже при дешевом топливе.

Оговоримся сразу, в продаже есть турбированные газовые котлы, почти лишенные этих проблем, им не нужен длинный утепленный дымоход. При новом строительстве рекомендованы к применению.

Далее мы будем рассматривать универсальные варианты обогрева котлами, требующие качественный дымоход.

Что представляет собой идеальный дымоход? Гладкий вертикальный цилиндр по всей длине – от котла до окончания дымохода. Материал дымохода кислостойкий, труба утеплена негорючей минеральной ватой.

Промышленность предлагает немного вариантов воплощения:

1. Нержавеющая труба: широкая гамма диаметров и фитингов, почти герметичная стыковка, возможность набирать любую длину. Есть решения с утеплителем, наружная обшивка – нержавейка — смотрится красиво, или оцинковка. Самая дешёвая нержавеющая труба диаметром 100 мм — 120 грн/м, утепленная — 220 грн/м.
2. Керамический дымоход представляет собой готовые квадратные сегменты труб из керамики. Представляют собой керамическую трубу с утеплителем, для устойчивости наружная часть расширена до прямоугольника. Стыкуются между собой на специальный раствор. Форма керамики позволяет удобно стыковаться со стенами. Самая дешёвая керамическая труба диаметром 100 мм — 410 грн/м.

Керамическая труба долговечнее, гарантийный срок эксплуатации – 30 лет. Нержавеющая труба продается чаще с толщиной стенки 0,6 мм, заявленная гарантия в 5 лет вызывает сомнения.

Возможно самостоятельное изготовление утепленных дымоходных труб с учетом кислотостойкости и долговечности, учитывая перепады температур. Например, проверенные временем асбестоцементные трубы с утеплением минватой, ранее писали – (ССЫЛКА «Альтернатива нержавеющим дымоходам»).

Поданная информация не должна ввергать вас в уныние по поводу существующего проблемного дымохода. Достаточно провести небольшую модернизацию: вставьте в существующий дымоход трубу из нержавейки, замените окончание дымохода утепленной конструкцией. Этих мер почти всегда достаточно для решения беспроблемного газоудаления.

Особое внимание нужно обратить на наружные дымоходы, находящиеся вне внутреннего пространства дома. Обязательно утепление слоем утеплителя 10 см и более минватой. Защита от механических повреждений. Установка утепленного конденсатосборника обязательна.

Размышления о целесообразности

Вы строите или реконструируете дом и дымоход. Позволим несколько рекомендаций с выбором котла – дымохода – системы отопления. Для гарантированного и экономичного отопления дома лучше использовать экономичный турбированный газовый котел. Если правильно просчитать систему обогрева дома, лучше использовать конденсационный котел, для реализации его высокого КПД с низкотемпературным теплоносителем обустроить теплые полы. Турбированные газовые котлы экономичнее атмосферных коллег до 15%, что наиболее заметно при площадях жилища более 150м2.

Гарантированный обогрев реализуется альтернативным топливом (ССЫЛКА «Выбор топлива). Для твердотопливного или жидкотопливного котла строим качественный дымоход по вышеуказанным рекомендациям. Это же относится и к каминам и декоративным изразцовым печам.

Тепла вашему дому.

Дымоходы. Сэндвич дымоходы

Печи-камины-печное отопление

Монтаж дымохода UNI видео

www.proterem.ru

Смотрите также

• 
  Витоденс котел
• 
  Погода котлы
• 
  Котел ктв
• 
  Котел termal
• 
  Футеровка котлов
• 
  Котлов сева
• 
  Ураган котлы
• 
  Климат котлы
• 
  Вихревой котел
• 
  Котлы выставка
• 
  Котлы секционные