Отопление от А до Я. Конденсационные котлы (общие понятия)
2022-12-14 14:43
В одной из статей мы уже писали, что теплотехника и прочие аналогичные науки очень консервативные и мало, что нового появляется. В том числе конденсационные котлы, которые приобрели свою популярность на фоне появления новых технологий и "зеленой" повестки в мире (экономия топлива и т.п.).
Общие вопросы.
Для требовательных читателей напоминаем, что данная публикация носит общий ознакомительный характер с общими выводами, не содержит профессиональных терминов и понятий (для простоты восприятия не подготовленных читателей).
Конденсационные котлы - это "обычные "газовые котлы, которые используют теплоту парообразования и об этом поподробнее.
Для понимая некоторых процессов нужно знать, что любое вещество имеет 4 агрегатных состояния (четвертое появилось относительно недавно) - жидкое, твердое, газообразное и плазма (образуется при высоких температурах). При переходе из одного агрегатного состояния в другое затрачивается или высвобождается определенное кол-во тепла. Вот это "тепло" и используют конденсационные котлы при дополнительном охлаждении отходящих газов (снижение температуры до температуры выпадения конденсата - точки росы).
При чем здесь вода и откуда она берется?
При сжигании углеводородного топлива (газ, нефтепродукты) выделяются окислы азота и серы, которые присутствуют в топливе, а так же молекулы воды (о кол-ве чуть позже). Вот эта вода при высокой температуре в топке и переходит в парообразное состояние, затрачивая на это определенное кол-во теплоты. Обратная конденсация водяных паров в продуктах сгорания происходит в диапазоне 55 - 57 °С, высвобождая дополнительное тепло, которое было потрачено на образование пара и которое дальше передается теплоносителю, увеличивая КПД котла. По этой причине конденсационные котлы показывают максимальную эффективность при низких температурах системы отопления (ниже 55 °С). Это основное преимущество конденсационных котлов - повышенный КПД. Основной момент в том, что чем ниже температура температура отходящих газов, тем больше тепла было использование на нагрев теплоносителя, тем выше КПД котла. Для понимая приведем некоторые данные: температура отходящих газов газового котла 120-130 °С (КПД - 92 %); конденсационного котла в простом режиме - 70 - 80 °С; в конденсационном режиме - 40 - 50 °С (КПД - 99 %). Это еще одно преимущество - есть возможность использовать пластиковые дымоходы вместо дорогих нержавеющих. Работа конденсационных котлов сильно зависит от качества горения (от этого зависит "агрессивность" конденсата), такое горение могут обеспечить "дутьевые" горелки (с вентилятором). Именно по этой причине все конденсационные котлы используют закрытую камеру сгорания, что сказывается на повышенном КПД (за счет качественного горения).
Основная задача повышения КПД выполнена! Дальше идет "борьба" с последствиями в виде борьбы с агрессивным конденсатом. Но все ли так страшно? Конденсат агрессивен и даже очень! Это основная и главная проблема конденсационной техники. Продукты сгорания, вступая в химическую реакцию с водой, образуют серную и азотную кислоты в том числе, которые в свою очередь вступают в реакцию окисления с почти всеми металлами. По этой причине повышенные требования предъявляются к "телу" котла, которое на данный момент производят из сплава алюминия с кремнием или нержавеющей стали, вот о них чуть подробней.
Силумин - сплав алюминия с кремнием (плюс различные другие элементы) на фото сверху.
Преимущества:
хорошо защищены от химической коррозии за счет образования оксидной пленки, которая отлично противостоит кислотам и имеет очень прочную поверхность.
дешевле в производстве, чем нержавеющая сталь.
компактный и легкий за счет большой теплопроводности.
не боится большой разницы температур за счет высокой прочности и пластичности материала.
особенность материала позволяет сделать корпус практически любой формы.
Недостатки:
требователен к качеству обслуживанию.
боится щелочей при взаимодействии с которыми оксидная пленка разрушается - нужно следить за качеством теплоносителя.
Нержавеющая сталь (используются только специальные марки) на фото сверху.
Преимущества:
не боится коррозии, хорошо противостоит кислотам и щелочам.
не боится абразивного износа.
легок в обслуживании и чистке.
Недостатки:
подвержены коррозии места сварки, по этому имеют ограничения по конфигурации и производству.
дороже чем силумин.
Особенности применения конденсационных котлов.
Если брать во внимание, что наибольшую эффективность конденсационные котлы показывают в низкотемпературных системах, то есть определенные требования к самой системе отопления - система отопления тоже должна быть рассчитана на низкотемпературный режим работы. Все это хорошо, но если заменить простой газовый котел на конденсационный, то нужно менять и пересчитывать всю систему отопления, если вы хотите, чтобы котел работал именно в конденсационном режиме и выполнял свои задачи. Вы уже знаете, что в системе отопления все взаимосвязано (было много статей на эту тему и они все доступны по ссылке), мало уменьшить температуру теплоносителя, чтобы обеспечить конденсационный режим работы, нужно и пересчитать и переделать систему отопления под эти параметры(отопительные приборы в первую очередь) . Важно! — радиаторы при данном режиме работы будут намного больше по размерам и соответственно дороже по сравнению с обычной (высокотемпературной) системой отопления.
Еще один момент о котором нужно помнить - это трубопроводы системы канализации должны быть из пластика, который не боится агрессивных сред. Я упоминал выше, что конденсат очень агрессивный и вступает в реакцию с любыми металлами, разрушит любые стальные и чугунные канализационные трубы в данном случае.
Следующий нюанс, который нужно знать - это нейтрализация конденсата. Мы часть встречаем в сметах конкурентных компаний, что вместе с котлом предлагаются "дорогие" нейтрализаторы конденсата. Давайте будем разбираться нужен ли они вообще. Для предварительных расчетов можно принять, что при работе котла в конденсационном режиме мощностью 30 кВт будет выделяться примерно 3-4 л конденсата в час. Если вы такой объем будете спускать в канализацию, то ни чего страшного с ней не случится и нейтрализатор ставить не нужно. Кстати в технической документации многих производителей написано, что при мощности котла до 50 кВт нейтрализатор не нужен, но кто это читает? Но если в вашей системе присутствует септик с бактериями, то нейтрализатор лучше поставить, что бы не нарушить его работу.
Общий вывод - конденсационные котлы обретают все большую популярность и для этого есть множество объективных причин. Использовать такие котлы желательно только в комплексе с соответствующей системой отопления (только низкотемпературная), идеальны для этого "теплые полы" и не забывайте обращаться к профессионалам!!!