Интернет магазин оборудования насосной, отопительной и водонагревательной техники №1


ГлавнаяМатчКонденсация водяных паров в конденсационных отопительных котлах видео

Конденсационные котлы: миф или реальность? Конденсация водяных паров в конденсационных отопительных котлах видео


Конденсационный котел, настенный, газовый агрегат и принцип его работы

Высокие требования к качеству оборудования заставляют производителей разрабатывать новые модели обогревательных приборов. При горении топлива выделяются газы и водяной пар, что уходит в дымоход, забирая с собой часть неиспользованного тепла. Конденсационный котел улавливает продукты сгорания, сохраняет их и передает скрытую энергию в систему отопления.

Достоинства

Кроме высокой эффективности обогрева, конденсационные настенные котлы обладают хорошей экономичностью. Современные камеры сгорания позволяют подобрать оптимальную пропорцию воздушно-топливной смеси, что окисляется почти полностью и не приводит к выбросам вредных веществ.

Низкая температура отходящих газов дает возможность установки пластмассовых дымоходов и уменьшает затраты на монтаж системы отопления. Малые размеры нагревательных аппаратов позволяют уменьшить количество жилого пространства, выделяемого под котельную.

Работа подобного оборудования сопровождается низким уровнем шума и вибраций, что исключает необходимость звукоизоляции помещения.

Основными преимуществами, которыми обладают конденсационные котлы, можно назвать:

  • малый вес оборудования и его небольшие габариты;
  • высокую экономичность, позволяющую на треть уменьшить расходы газа;
  • неполный расход топлива при частичных нагрузках;
  • возможность каскадной установки при подключении настенных аппаратов к системе;
  • экономию на дымоходах за счет установки труб с меньшим диаметром;
  • семикратное снижение атмосферных выбросов по сравнению с обычными котлами.

Конденсационный процесс не останавливается, даже если оборудование подключено к радиаторной отопительной системе. Обычные котлы при пониженных нагрузках серьезно теряют в мощности, но их настенные конденсационные аналоги в таких условиях показывают стабильно высокий КПД. Некоторые производители обогревательных аппаратов комплектуют их специальными каскадными регуляторами, позволяющими соединять отдельные котлы в единую систему.

Недостатки

Стандартный конденсационный котел в час производит от трех до четырех литров конденсата. За год это значение может достигнуть семи тысяч литров. Использование магистрального газа приводит к образованию отходов с высокой степенью кислотности. Их отвод в природные водоемы, почву участка или сточные канавы является недопустимым, так как земля при этом сильно загрязняется. Такое количество никак не отвести на станцию биологической очистки – бактерии, обрабатывающие сточные воды, при этом просто погибнут.

Одним из выходов может стать применение нейтрализаторов, что поставляются в комплекте с настенными котлами и снижают кислотность отходов путем добавления специальных гранул.

Процесс конденсации нередко продолжается в дымоходе, что требует применения герметичного материала с хорошей устойчивостью к химическому воздействию. Кирпичный канал для этого не подойдет – кислота разрушит его за несколько месяцев.

По этим причинам, конденсационные газовые котлы должны приобретаться только после взвешенного решения.

Конструкционные особенности

Сжигание углеводородного топлива приводит к выделению большого количества теплоты. Его конечными продуктами становятся производные углекислого газа и водяной пар, образовавшийся под воздействием высоких температур. Вода тратит тепло при испарении, но, сконденсировав ее обратно, затраченную энергию можно вернуть.

Подобный принцип работы не был открытием для производителей оборудования, но стандартные стальные и чугунные котлы не могли реализовать его в полной мере. Агрессивность полученного конденсата, в состав которого входил углекислый газ, приводила к старению металла и быстрой порче нагревателей.

Качественные конденсационные котлы начали выпускаться только после открытия нержавеющей стали и коррозионно-стойких сплавов.

Конденсация

Охлажденный пар переходит в жидкое состояние, освобождая определенное количество тепла. Конструкция обычного нагревателя подразумевает борьбу с конденсатом и его устранение из системы, но настенные пароотборные котлы ориентируются на его накопление и применение.

Процесс превращения пара в жидкость проходит в отдельном теплообменнике, а конденсированный теплоноситель используется отопительной системой. Энергия, полученная таким образом, не может применяться в нагревателях стандартной конструкции, и потому называется скрытой.

Теплообменники

Использование теплоты водяного пара достигается путем применения специального теплообменника. Каждый конденсационный котел оборудован двумя обменными камерами, которые могут быть раздельными или совмещенными. Сквозь первый аппарат проходит рабочая жидкость труб отопления, которая не остывает ниже точки росы.

Второй теплообменник забирает энергию продуктов сгорания, переводя ее в водяной пар. Он оседает на стенках камеры, нагревая теплоноситель. Поскольку разница температур между ними превышает 15 градусов, коэффициент полезного действия и степень нагрева помещения существенно возрастают.

Нейтрализация

Нормы безопасности европейских стран требуют обрабатывать конденсат перед сливом в систему сточных вод. Все настенные котлы для этого оснащены специальными нейтрализаторами, представляющими собой емкости с гранулированным магнием и калием. Отработанная жидкость с высокими показателями кислотности проходит сквозь щелочную среду и уже не представляет опасности для окружающей среды.

Отечественные санитарные нормы не требуют дополнительной обработки отходов, и потому они просто сливаются в канализацию. Конденсационные котлы мощностью до 30 кВт за сутки непрерывного функционирования производят около 30 литров жидкости.

Нюансы функционирования

Эффективность действия нагревательного устройства сильно зависит от параметров отопительной системы. Если настенные котлы используют низкотемпературную воду, конденсация пара будет происходить в повышенных объемах и больше скрытого тепла вернется в трубы.

Одним из важных условий проектирования при этом станет ограничение температуры жидкости в обратном контуре до 60 градусов при любых погодных условиях. Небольшой мороз снаружи снизит этот показатель до 45 градусов, но принцип работы не будет нарушен, и котел станет собирать конденсат.

Нагревательные приборы такой конструкции могут обладать одним или двумя рабочими контурами, применяясь как для отопления помещений, так и для нагрева горячей воды. Если мощности бытового настенного котла недостаточно для этих целей или модель применяется в промышленности, к покупке доступны крупногабаритные напольные агрегаты.

В стандартный комплект конденсационного газового котла также входит расширительный бак, нейтрализатор отходов, набор утилизирующих гранул, несколько предохранителей, система трубной обвязки и отвода продуктов сгорания.

x-teplo.ru

Конденсационные котлы: миф или реальность?

Многие уже наслышаны о котлах конденсационного типа. И первое, что приходит в голову при упоминании о них, — это магические слова «КПД больше 100%». Хотелось бы познакомиться с человеком, который фразу придумал. Шутка ли, придумать вечный двигатель!

Да, действительно, КПД не может быть более 100%. Цифра 108% на самом деле не КПД, а КИТ — коэффициент использования топлива с учетом конденсации водяных паров, образовавшихся при сгорании топлива, по отношению к низшей теплоте сгорания. Специалисты знают, что это «небольшой подлог» — считать полезное тепло с учетом конденсации. В соответствующей формуле в знаменателе должна стоять высшая теплота сгорания, а подставляется низшая. Давайте все же разберемся, что такое конденсационная теплотехника. В этой статье структурированы наиболее частые вопросы, которыми интересуются специалисты в рамках заявленной темы статьи. На них отвечает инженер-консультант представительства VAILLANT GmbH в РФ Владимир Семушев.

- Что представляет собой конденсационная техника?

Владимир Семушев (далее — В. С.): В обычных котлах отходящие горячие газы проходят через тепло-обменник. Вода системы отопления отбирает посредством теплообменника энергию отходящих газов, вследствие чего они охлаждаются до определенной температуры. Количество энергии, полу- чаемое в этом процессе, определяется как явная или низшая теплота сгорания топлива. Отходящие газы содержат еще и скрытую теплоту. Она накапливается в водяном паре, который образуется при сжигании углеводородного топлива. В обычных котлах энергия водяного пара теряется, не принося пользы. Конструктивное исполнение конденсационных котлов отопления отличается либо особой конструкцией теплообменника, либо наличием дополнительного теплообменника по ходу отходящих газов. Это обеспечивает процесс отбора теплоты у отходящих газов в двух стадиях теплообмена. При этом процессе отходящие газы охлаждаются до темперауры ниже так называемой точки росы. Как только достигнута эта температура, водяной пар отходящих газов конденсируется, а освобождающаяся при этом тепловая энергия передается воде системы отопления.

- Каким образом КПД и коэффициент использования у конденсационных приборов выше 100%?

В. С.: Принципиальные отличия между низшей и высшей теплотой сгорания топлива состоят в следующем: высшая теплота сгорания представляет собой все количество теплоты, которое может быть использовано при сжигании топлива, включая и долю, содержащуюся в водяном паре отходящих газов. Низшая теплота сгорания — количество теплоты без учета конденсации отходящих газов. В обычных теплогенераторах, вследствие конструктивных особенностей теплообменника, используется только низшая теплота сгорания. Именно этот показатель является базисом для расчета КПД и коэффициента использования. Поскольку технически невозможно передать 100% низшей теплоты сгорания воде, то КПД и коэффициенты использования для обычных приборов всегда будут меньше 100%. Однако высшая теплота сгорания заметно выше нижней (для природного газа — на 11%) и, благодаря конденсации паров воды в конденсационных аппаратах, воде передается больше энергии. Чтобы иметь возможность сопоставить конденсационные приборы с обычными, для конденсационной техники КПД и коэффициент использования указываются на базисе низшей теплоты сгорания. Поскольку в конденсационных котлах наряду с использованием скрытой теплоты лучше используется и явная теплота, то КПД и коэффициент использования составляют примерно 108%. Насколько высок коэффициент использования в каждом конкретном случае, в существенной мере зависит от расчетных температур системы отопления. В общем, справедливо следующее утверждение: чем ниже температура системы, тем выше КПД и коэффициент использования. Например, для котла VAILLANT есоТЕС коэффициент использования в системе при 40-30°С равен 108%, а для систем с температурой 75-60° С его величина падает до значения 104%. Очевидно, что применение конденсационной техники имеет смысл и в системах отопления даже с более высокой температурой. Поскольку по сравнению с современным низкотемпературным отопительным котлом с коэффициентом использования 92%, КПД будет все равно выше.

- Есть ли у газа по сравнению с другими видами топлива особые преимущества, способствующие более эффективной конденсации?

В. С.: Для газов различие между показателями низшей и высшей теплоты сгорания особенно велико. Разница, например, для природного газа составляет 11%, для легкого жидкого топлива EL — всего 6%. Уже по этой причине имеет смысл использовать природный газ в конденсационных аппаратах:выигрыш в использовании оборудования более высокий. Еще одно преимущество газа перед жидким топливом — несущественное содержание серы, что исключает коррозию дымоотводящих элементов. Точка росы (температура конденсации) природного газа выше, чем у жидкого топлива, что означает возможность эффекта конденсации при более высокой температуре обратной линии.

- Сколько выпадает конденсата при эксплуатации конденсационных приборов?

В. С.: При полном использовании высшей теплоты сгорания может быть рассчитано теоретическое максимальное количество конденсата по следующей формуле:Vк = Vг × Н сгор. × 0,12, где Vк — максимальное количество конденсата, л; Vг — годовой расход газа, м/год; Н сгор. — высшая теплота сгорания, квт?ч/м ; 0,12 — удельное теоретическое количество конденсата, л/ (квт?ч). По этой формуле получается, например, для дома на одну семью с годовым расходом газа 1700 м теоретическое количество конденсата: Vк = 1700 × 11,46 × 0,12 = 2337 л/год. На практике из-за различий при эксплуатации образуется 50-60% от максимального теоретического количества конденсата. Реальное количество для этого случая — около 1285 л/год. Конденсат, выпадающий при эксплуатации конденсационных приборов, является слабокислым. На практике величина рН составляет 3,5-5,5. Об этом следует помнить при создании систем отвода конденсата. При мощности теплогенератора до 50 квт допускается слив конденсата в городскую канализацию. Однако при большей мощности требуется применение устройств нейтрализации. Возможно, они понадобятся также и в частных домах с автономными системами утилизации сточных вод, в которых концентрация слабощелочных растворов, образующихся от применения моющих средств, может оказаться недостаточной для нейтрализации получающегося объема конденсата. Материал труб канализации должен быть стойким к данной среде.

- Для каких систем отопления предназначены конденсационные котлы?

В. С.: Конденсационные котлы могут применяться для любых систем водяного отопления. Однако какую долю от cуммарного годового времени эксплуатации будет занимать режим конденсации, в существенной степени зависит от температуры, на которую рассчитывается система отопления, то есть при какой температуре подающей и обратной линий она будет эксплуатироваться. Чем ниже температура подающей/обратной воды системы отопления, тем чаще оборудование будет эксплуатироваться в режиме конденсации, и, соответственно, тем выше будут КПД и коэффициент использования, а, следовательно и экономичность системы. Для низкотемпературных систем отопления с температурой обратной линии около 40°С (например, напольное отопление — 35-45°С) достигается наибольший годовой коэффициент использования, поскольку в этом случае в течение всего годового периода эксплуатации происходит использование эффекта конденсации. Практика показывает, что старые системы отопления, как правило, оснащены отопительными приборами (например, радиаторами) избыточной мощности и поэтому работают даже в самые холодные дни с температурой в подающем контуре не более 70°С. Часто производятся дополнительные мероприятия по теплоизоляции наружных фасадов старых строений, устанавливаются новые окна с многослойным остеклением. В таких случаях требуется более низкая температура в подающей линии, чем рассчитанная изначально. В таких системах конденсационная техника может также применяться с хорошими результатами. Преимущества конденсационного оборудования бесспорны, и эта техника сегодня является одним из ключевых направлений. Еще год-два назад все говорили: «В Европе конденсационная техника актуальна, потому как там высокие цены на газ. Но у нас-то газ стоит копейки!» Сегодня так уже никто не скажет.

Рассказать друзьям

pipeman.ru

выбор и установка в частном доме

Организация отопления в доме – ответственный шаг, который обеспечит комфортное проживание в течение всего зимнего периода. Причем одинаково важным является как выбор топлива для котла, так и особенности конструкции.

Большое внимание уделяется возможности экономии на эксплуатационных затратах и удобству обслуживания. Особой проблемой сегодня является загрязнение окружающей среды, что тоже должно учитываться при установке отопительного прибора.

Оптимальное сочетание экономичности, экологичности и простоты использования можно получить при покупке конденсационного котла.

Принцип работы

Главное отличие такого отопительного прибора состоит в дополнительном получении тепла, образующегося при конденсации продуктов горения. В традиционных котлах они не могут охлаждаться до температур ниже 100-130°С, иначе тяга в дымоходах сильно упадет. При этом вместе с дымом и водяным паром уходит наружу часть тепла, называемого скрытым.

Настенный конденсационный двухконтурный газовый котел

Для максимального использования энергии топлива, необходимо предусмотреть способность выделения этих скрытых ресурсов. В таких котлах в конструкции заложена возможность конденсации пара, выделившегося при горении и смешанного с дымом, и направить полученную энергию парообразования на дополнительный нагрев теплоносителя.

Основным условием для появления конденсации является разница температур между паром и поверхностью, с которой он соприкасается и имеющей более низкую температуру. При охлаждении до так называемой точки росы происходит насыщение пара и он переходит в жидкое состояние.

Нужно учитывать, что содержащиеся в дыме водяные пары смешаны с другими газами, меняет их физические параметры. При сгорании газа она составляет 50-60°С. Значит, для начала конденсации необходимо понижение температуры пара до этого значения.

Конструкция котла

При сжигании топлива в камере сгорания в обычном газовом котле нагревается теплоноситель, а продукты горения направляются в дымоход и выбрасываются в атмосферу. В конденсационных аппаратах в конструкцию внесено несколько изменений, позволяющих значительно повысить его эффективность:

Устройство конденсационного котла

  • Добавлена еще одна камера для доохлаждения дыма, в которую он подается после сгорания топлива в топке.
  • Дополнительный теплообменник, через который циркулирует вода из обратной трубы. Благодаря разнице температур происходит конденсация пара с выделением тепла, при этом обогревая теплоноситель.
  • Модульная горелка позволяет регулировать интенсивность пламени в зависимости от температуры теплоносителя.
  • Охлажденный дым выводится через внешний контур коаксиального кабеля, а внутренний предназначен для подач в котел кислорода.
  • Перед горелкой устанавливается вентилятор, обеспечивающий лучшее насыщение газа кислородом.
  • Для сбора конденсата предусмотрена специальная емкость.

Благодаря тому, что температура выводимого дыма опускается ниже 40°С, дымоход может быть изготовлен из пластмассы, что позволит снизить его стоимость и упростит установку.

Преимущества конденсационных котлов

Применение такого обеспечивает ряд преимуществ перед аналогами, работающими на другом принципе:

Житкотопливный конденсационный котел

  • Высокая эффективность. Конденсационные котлы позволяют получить КПД до 110% благодаря дополнительному притоку энергии при конденсации.
  • Экономия топлива. За сезон токая технология позволяет снизить до 30% расход газа.
  • Экологичность. Особая конструкция горелки позволяет получить более полное сгорание газа, что уменьшает концентрацию вредных веществ в выводимом в атмосферу дыме.
  • Безопасность. Высокая степени автоматизации котла позволяет быстро реагировать на любые внештатные ситуации и исключить аварии.
  • Бесшумная работа и отсутствие вибраций.
  • Компактность и небольшой вес.
  • Конструкция позволяет установку нескольких конденсационных котлов каскадно, создавая систему из различных аппаратов.

Единственным недостатком все еще является высокая цена таких котлов, которая объясняется наличием дополнительной камеры и теплообменника, а также применению коррозионностойких материалов, но благодаря экономичной работе время окупаемости значительно уменьшается. Преимущества такого оборудования делают выгодным его покупку, а высокая надежность обеспечивает долгий срок эксплуатации.

Различные режимы работы

Если просмотреть технические характеристики котла, указанные в паспорте, можно заметить, что КДП прибора отличается в зависимости от температурного режима его работы. От разницы нагрева воды на выходе и входе, с одной стороны, зависит мощность котла, а с другой, возможность конденсации пара, а значит, эффективность работы.

Низкотемпературный режим

Имеющая параметры 40/30 система обеспечивает максимальное использование преимущества конденсации, эффективность которой зависит от возможности охлаждения продуктов горения ниже точки росы. Невысокая температура обратки в любом случае оказывается ниже этой величины, поэтому конденсат образуется в течение всего отопительного периода.

Конденсационный котел отопления и его виды

Низкотемпературный режим подходит для систем обогрева пола и использующих панельные радиаторы, имеющие небольшой объем и обеспечивающие высокую теплоотдачу. Температура 20°Сявляется наиболее комфортной для нормальной жизнедеятельности человека. Нет смысла перегревать помещение.

Особое место среди способов отопления занимает система обогрева полов, которая обеспечивает равномерно разогревать всю плоскость, а одновременно с этим и всю комнату. Такое отопление является наиболее комфортным для человека, так как оно не пересушивает воздух, уменьшает сквозняки.

Такие системы имеют максимально возможный КПД, в зависимости от используемого теплоносителя и вида применяемого газа может достигать 110%.

Режим с высокими температурами

Если в системе соотношение параметров на выходе и входе составляет 75/60, то конденсационный котел работает как обычный. Чтобы добиться появления конденсата и увеличить эффективность этого аппарата, необходимо понизить температуру в трубе обратной подачи как минимум до 50°С. Для этого достаточно регулировать режим котла в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Наибольшая мощность отопления необходима только при очень сильных морозах, которые бывают не так часто. В остальное время допустимо снижать интенсивность нагрева, а, значит, и поддерживать обратку более холодной.

Виды конденсационных котлов

Кроме этого, для увеличения экономичности режима важно обеспечить разницу температур входящей и выходящей воды не менее 20°С, не устанавливать байпасные обводы или гидравлические стрелки.

Еще одна возможность вызвать конденсацию, это установка экономайзера, позволяющего провести утилизацию остаточной теплоты продуктов горения.

Такой прибор может располагаться как в самом теплообменнике, так и в качестве отдельного блока. Это решение может подойти для обычного котла.

Особенности использования

Во многих странах Европы применение конденсационных котлов является обязательным. В наши дни время все более остро стоит задача защиты природы и сокращения потребления газа. Поэтому именно экологичное оборудование является наиболее востребованным на рынке.

.

В атмосферных выбросах конденсационных котлов минимальное содержание серы и углекислоты, что обеспечивается возможностью горелки наиболее полно сжигать топливо. В дополнение к этому некоторые страны требуют нейтрализации конденсата, сливаемого в канализацию, при помощи реактивов, содержащих щелочи калия и магния. В большинстве государств, в том числе в России, это не является обязательным.

Энергетический кризис в последнее время ощущается все сильнее, а цены на газ устанавливаются все более высокие. Поэтому экономное расходование топлива становится проблемой глобального характера, что тоже повышает остроту использования конденсационных котлов.

Многих покупателей подобной техники сдерживает ее высокая стоимость. Такой котел может стоить на 30-40% дороже, чем аналогичный, работающий на газе.

Но если учесть экономность и эффективность такого оборудования, а также невысокую цену обслуживания, можно посчитать, что оно окупится всего за несколько лет. Срок окупаемости будет зависеть от температурного режима, правильности проектирования отопительной системы, а также качества утепления здания.

uteplenievdome.ru