Конденсационный газовый котел: преимущества и недостатки, принцип работы + отличия от других конструкций

Конденсационные котлы отопления: типы и производители

Отопительные приборы с использованием конденсации могу быть напольного или настенного исполнения. Настенные имеют, как правило, небольшие мощности (до 100 кВт, редко до 120 кВт) и небольшие размеры. Некоторые модели оборудования используются исключительно на отопление, некоторые готовят также горячую воду для бытовых нужд (ГВС). Причем горячая вода может готовиться в некоторой емкости (бойлерного типа) или разогреваться в змеевике (проточного).

Настенный конденсационный котел имеет небольшие размеры

Фирма Vaillant (Вайлант) производит конденсационные котлы как настенном исполнении, так и в напольном варианте. Есть модели с проточным нагревом воды для ГВС в пластинчатом теплообменнике, а есть емкостного типа. Оборудование может изменять мощность работы в широком диапазоне минимально — 20-28% от номинальной.  Имеется встроенный автоматический воздухоотводчик, есть возможность переоборудования под сжиженный газ, простая установка параметров при первом пуске. Напольные агрегаты могут использоваться в каскадной связке для отопления и обеспечения горячей водой многоэтажных домов. Имеется контроль безопасности всех основных параметров (контроль пламени, температуры теплоносителя, дымоотведения)

Конденсационные котлы Vaillant настенные и напольные

Конденсационные котлы Baxi (Бакси) также выпускаются в настенном и напольном варианте. Котлы этой фирмы линейки Luna отличает возможность подключения внешнего бойлера для горячей воды.  Линейка NUVOLA COMFORT ориентирована на подготовку большого количества горячей воды. Также имеется автоматический контроль как за температурой теплоносителя в отопительной системе, так и за температурой воды в ГВС. К стандартному набору контроля параметров системы добавлена система защиты от замерзания и антибактериальная обработка. Линейка Baxi Duo-tec автоматически адаптируется под качество подаваемого топлива и тип дымохода, имеет автоматический байпас и моделируемую мощность горелки, которая подстраивается также под погодные условия. Напольные конденсационные котлы Бакси отличаются небольшими габаритами и широким выбором функций, могут работать в каскаде и обеспечивать большие частные дома, производственные,  промышленные помещения,  многоквартирные здания.

Конденсационные котлы отопления Baxi («Бакси»)

Итальянские конденсационные котлы —  Beretta «Беретта». Линеек оборудования несколько: Power Plus, Mynute Green RSI и CSI,  Exclusive Green RSI и CSI, Exclusive Boiler Green. Особенности агрегатов Power Plus – патрубки удаления дыма и забора воздуха выполнены раздельно, биметаллический первичный теплообменник, обширный перечень функций автоматики. В линейке Mynute Green RSI и CSI теплообменник алюминиевый авторской конструкции, в линейке CSI присутствует пластинчатый теплообменник для нагрева воды для ГВС, модификация RSI позволяет подключить наружный бойлер. Как и в любом подобном оборудовании европейских производителей, имеется обширный перечень защитных программ и контроля системы, блокировка оборудования при несоответствии параметров.

Конденсационные котлы отопления Beretta («Беретта»)

Конденсационные котлы от немецкой фирмы «Будерус» Logamax имеют неплохую репутацию, но есть у них одна особенность: даже настенные варианты не выпускают малой мощности. Самый маломощный котел имеется в линейке Logamax PLUS GB112  – 29-60 кВт. Все остальные котлы рассчитаны на еще большие объемы. Они могут использоваться для обогрева нескольких коттеджей, расположенных неподалеку (каскадного типа). Есть некоторые ограничения по монтажу: желательна установка в подвале или на чердаке.

Конденсационные котлы «Будерус» Logamax

Теплообменник в Logamax  используется из ребристых труб, изготовленных из кремний-алюминиевого сплава, благодаря чему годовой коэффициент использования топлива – 109%. Установлена на котле керамическая плоская горелка, которая воспламеняется при помощи электрода накаливания, что приводит к понижению шумов при воспламенении газо-воздушной смеси. Количество подаваемой смеси зависит от наружных температур и определяется автоматикой при помощи датчиков.

Напольные конденсационные котлы Buderus имеют очень большие мощности – от 120 кВт, работать могут в каскаде. Подходят для отопления больших коттеджей и многоэтажных домов, производственных помещений.

Оборудования этой категории очень много и выбрать есть из чего. Выбор настолько большой, что именно это может стать проблемой.

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 БугаевТехнический 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?

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 CH4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO2), вода (H2O) 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 и недостатки конденсационных котлов

Среди неоспоримых преимуществ конденсационных котлов выделяют:

  • Высокий КПД, превышающий 90%.
  • Компактные габариты и небольшой вес.
  • Высокий показатель экономии топлива, находящийся в пределе 35% по сравнению с классическими моделями газовых котлов.
  • Низкий уровень шума. Данная особенность в значительной степени влияет на комфорт при эксплуатации конденсационных котлов.
  • Невысокую температуру отработанных газов. Это позволяет использовать более дешевые дымоходы, выполненные из пластика.
  • Высокую экологичность. Объем выбросов вредных веществ по сравнению с традиционными моделями газовых котлов меньше на 70%.

Стоимость котла и комплектующих

Прежде всего, цена подобных агрегатов зависит от характеристик конкретной модели — конденсационные котлы дороже традиционных на 30—80%. При этом подобное устройство окупается за счет экономии расходуемого топлива. Однако срок окупаемости во многом зависит от периодичности эксплуатации, используемого температурного режима, а также иных факторов.

Низкая температура в отапливаемых помещениях

Температура теплоносителя прямого и обратного контуров в отопительной системе, оснащенной конденсационным котлом, находится в соотношении 55 °C к 35 °C.

Аналогичные показатели для классических моделей в пределах 75 °C—55 °C соответственно.

При этом описанный недостаток нивелируется, если в отапливаемых помещениях действует система «теплых полов». В противном случае потребуется монтаж дополнительных радиаторов.

Чувствительность к качеству воздуха

Конденсационные котлы весьма чувствительны к качеству забираемого воздуха из-за особенностей своей конструкции. Вместо открытой камеры сгорания, используемой в конвекционных котлах, в конденсационных моделях реализована камера закрытого типа с принудительной циркуляцией: в горелку нагнетается уличный воздух, продукты распада также выводятся на улицу.

Важно! Для сохранности внутренних элементов котла (прежде всего нагнетающей турбины) ключевое значение имеют как чистота воздуха (отсутствие пыли и иных примесей), так и его температура (в условиях низкой температуры КПД котла ощутимо снижается)

Утилизация конденсата

Образующийся при функционировании котла конденсат нельзя сливать в локальную канализационную систему (септик) из-за высокой концентрации химически активных веществ, в частности, кислот. Для приборов мощностью до 35 кВт, установленных в помещениях с центральной канализацией, данное ограничение теряет актуальность.

Внимание! При проектировании емкости для утилизации конденсата важно учесть, что даже при эксплуатации маломощных котлов (~25 кВт) в течение суток образуется от 35 до 70 литров конденсата. Проявление описанных преимуществ и недостатков, прежде всего, зависит от характеристик конкретной модели устройства. В зависимости от особенностей используемого агрегата и существующих условий эксплуатации описанные свойства проявляются в большей или меньшей степени

В зависимости от особенностей используемого агрегата и существующих условий эксплуатации описанные свойства проявляются в большей или меньшей степени

Проявление описанных преимуществ и недостатков, прежде всего, зависит от характеристик конкретной модели устройства. В зависимости от особенностей используемого агрегата и существующих условий эксплуатации описанные свойства проявляются в большей или меньшей степени.

Процесс горения

Рассмотрение принципа работы конденсационных котлов имеет смысл начать с того, за счет чего вообще происходит нагрев теплоносителя в данном оборудовании — горения топлива. Основные химические элементы, участвующие в процессе горения любого углеводородного топлива:

  • Углерод (С), водород (H2), сера (S) — содержатся в топливе. Содержание серы может быть достаточно высоким в дизельном или твердом топливе (дрова, уголь). Для природного газа максимальное содержание сероводорода согласно нормам составляет 20 мг/м3, фактическое обычно гораздо меньше.
  • Кислород (О2), азот (N2) — содержатся в воздухе. Так же в воздухе присутствуют другие газы, но они либо инертны, либо их процентное содержание крайне мало.

Далее будем рассматривать горение на примере простейшего углеводорода — метана (CH4). Строго говоря, данная реакция представляет собой достаточно сложную цепочку с образованием промежуточных соединений, мы приведем итоговую формулу:

CH4+2O2 ? CO2+2H2O+Q

Реакция проходит с выделением энергии и образованием углекислого газа и воды. Важным моментом здесь является то, что при недостатке кислорода в реагирующей смеси, помимо углекислого газа образуется так же угарный (СО), который даже в сравнительно малых концентрациях опасен для человека. Кроме того, при этом снижается количество получаемой энергии. Для предотвращения данного эффекта существуют определенные особенности в конструкции элементов котла, которые мы обсудим в последующем.

Другой важной группой реакций при горении метана в воздухе является окисление азота и серы:

N2+O2 = { NO | NO2 | N2O }

S+O2 = { SO2 | SO3 }

Оксиды азота NO и NO2 обычно обозначают общим наименованием NOx. При реакции с водой они образуют азотную (HNO3) и азотистую (HNO2) кислоты. При выбросе в атмосферу последние становятся одним из основных компонентов кислотных дождей. Закись азота N2O кислот не образует, но участвует в разрушении озонового слоя. Естественно, что в конструкции современных котлов предпринимаются меры для снижения данных выбросов. Мы рассмотрим эти меры при обсуждении отдельных компонентов оборудования.

Оксиды серы при реакции с водой образуют серную кислоту. Но их содержание в продуктах сгорания крайне мало, поэтому как фактор загрязнения среды они не рассматриваются. Но они могут оказывать сильное воздействие на элементы конденсационного котла.

Плюсы и минусы

Обычный или конденсационный котел – что лучше, и в каких ситуациях?

Основные преимущества агрегатов конденсационного типа – высокий КПД и экономичность. Благодаря конструкции горелки (виды газовых горелок для котлов отопления) топливо сгорает практически полностью, количество отходов минимально – то есть, в экологическом отношении этот котел тоже лучше.

Температура дыма ниже 40 градусов – это означает, что можно использовать дымоходы из пластика, а они дешевле металлических. За счет меньшего количества продуктов сгорания и встроенной принудительной вентиляции можно использовать трубы меньшего сечения.

К плюсам этого котельного оборудования относятся:

  • компактность, небольшой вес;
  • проще монтаж;
  • модулируемая горелка;
  • экономия газа, в среднем 35 %;
  • малый уровень шума и вибраций;
  • экономия на дымоходе;
  • экологичность (в 7 раз меньше вредных выбросов);
  • возможна каскадная установка (несколько котлов в общей системе).

Нормы размещения конденсационных котлов

Конденсационные котлы для отопления и горячего водоснабжения дома, устанавливаются в строгом соответствии с действующими СНиП и санитарными нормами. Отдельно оговариваются требования, предъявляемые к помещению, используемому под нужды котельной и системе дымоотведения.

Рекомендации направлены на обеспечение безопасности и сведению к минимуму вероятности возникновения аварийных ситуаций. Нормы оговариваются в СП 60.13330 (СНиП 41-01-2003) , СП 62.13330 (СНиП 42-01-2002) .

Каким должно быть помещение под котел

Конденсационный котел, во время работы не сжигает воздух из помещения, поэтому, требования, указанные в СНиП, гораздо ниже, чем для атмосферного оборудования. Обязательные нормы для установки:

  • Площадь помещения не менее 8 м². Места должно быть достаточно, чтобы обеспечить возможность подключения бойлера и беспрепятственного доступа ко всем важным узлам для обслуживания.
  • Котлы с закрытой камерой сгорания, можно закрывать декоративными перегородками, встраивать в мебель.
  • Обязательно оснащение системой водоподготовки и фильтрации.
  • Допускается подключение в любом нежилом помещении, отделенном от коридора или жилых комнат, дверным проемом.
  • Стены и пол, облицовываются негорючими отделочными материалами. Высота потолков, не менее 2,2 м. Навесной котел располагают в пределах 0,8 -1,6 м от уровня пола.

Устройство отвода дымовых газов

В котлах закрытого типа, используется принудительный отвод продуктов сгорания и забор воздуха. Циркуляция воздушных масс, осуществляется посредством коаксиальных дымоходов, представляющих собой конструкцию типа «труба в трубе».

Современное котельное оборудование, снабжено независимыми выходами дымоудаления. Отвод продуктов сгорания, осуществляется в обычный дымоход, а забор воздуха, выполняется через небольшое отверстие в стене.

Принцип работы газового котла конденсационного типа с коаксиальным дымоходом, заключается в следующем:

  • Внутри корпуса котла, расположены две турбины. Первая, нагнетает воздух на горелку и соединяется с наружной трубой, вторая, отводит продукты сгорания и подключена к внутренней полости коаксиального дымохода.
  • Забор воздуха происходит принудительно, через верхнюю полость трубы. Отвод продуктов сгорания, через сердцевину дымохода.

Дымоходы для котлов конденсационного типа, выполняют в нескольких вариантах. Так как температура отходящих газов не превышает 110°С, можно поставить пластиковую трубу, отличающуюся простотой монтажа и дешевизной, либо, выбрать вариант из нержавеющей стали. При обустройстве общего вертикального дымохода, как правило, выбирают утепленную сэндвич-трубу.

Плюсы и минусы конденсационных котлов

Перед тем как окончательно решиться на приобретение, необходимо тщательно проанализировать все плюсы и минусы конденсационных газовых котлов. Преимущества и недостатки становятся очевидными, если учесть теплотехнические характеристики, реальный опыт эксплуатации и другие аспекты.

На некоторые нюансы обращают внимание отзывы тех, кто уже какое-то время пользуется конденсационным отопительным оборудованием. Что показывает практика?

Преимущества конденсационного оборудования

Выгода от установки конденсационного газового котла, очевидна. Экономия, по сравнению с атмосферным котельным оборудованием, составляет порядка 30-45%. В режиме конденсатообразования, КПД конденсационных котлов достигает 108-109%. Если учесть, постоянное повышение расценок на «голубое топливо», с каждым годом, установка становится экономически целесообразнее.

Дополнительные преимущества установки конденсационного котельного оборудования:

  • Возможность отопления теплых полов – конденсационное оборудование разрабатывалось с учетом подключения к низкотемпературным системам обогрева (теплым полам). Но, при необходимости, допускается монтаж комбинированной системы отопления (одновременно подключаются радиаторы и теплые полы).
  • Экономичность – модуляционная горелка, высокий КПД и погодозависимая автоматика, существенно снизили расход топлива, что особенно заметно, если планируется сделать отопление на сжиженном газе. При установке газгольдера или газобаллонного узла, оптимальным выбором остается подключение конденсационного агрегата.
  • Срок службы конденсационных котлов – минимальный период эксплуатации 12-15 лет. За это время, котел полностью окупается и со временем начинает приносить стабильный доход, в виде сокращения расходов на обогрев жилых помещений.

Конденсационный котел — принцип работы, плюсы и минусы

Для отопления частного дома существует большое разнообразие котлов, которые способны работать на газу, дровах, опилках, пеллетах, жидком топливе или электричестве. При выборе вида топлива, на котором будет работать отопительный прибор, основополагающее решение исходит из стоимости и доступности того или иного энергоносителя.  Наиболее распространённый, ввиду своей низкой стоимости, является природный газ. Почему же тогда конденсационный котел получил такое высокое распространение на европейском рынке? В связи с ежегодным ростом цен на этот вид топлива, инженеры в сфере отопления разработали новый вид котла, который отличается полнотой использования энергии топлива.

Газовые конденсационные котлы в отличие от конвекционных (традиционных), используют высшую теплоту сгорания благодаря рекуперации остатков энергоносителя.

Принцип работы конденсационного котла

На первых шагах, процесс очень схож с работой обычного конвекционного котла.

При сгорании жидкого или газообразного топлива образуется углекислый газ и водяной пар. Пар конденсируется в задние, более прохладные части теплообменника, т.к. он теплее его поверхности.

В процессе образования конденсата выделяется тепло, это тепло конденсации снова подается в отопительный контур и используется для нагрева охлажденной воды в обратной линии трубопровода. Таким образом, горелке уже подается предварительно нагретая вода из системы отопления. Поэтому в итоге для нагрева того же объема, необходимо затратить меньше энергии.

На последнем этапе используется еще остаточное тепло отходящих дымовых газов. Через трубу подачи воздуха расположенную в дымовой трубе, поступающий свежий воздух необходимый для работы горелки нагревается, за счёт тепла отходящего газа. Таким образом, в горелку поступает уже теплый воздух, что обеспечивает дополнительную экономию.

Наглядный принцип работы конденсационного котла

Плюсы и минусы конденсационных отопительных приборов

Конденсационный котел имеет значительно больше преимуществ перед традиционными, что объясняет более высокую стоимость. В прочем, более высокая цена в ближайшем будущем будет компенсирована в виде более низкого расхода газа.

Преимущества конденсационного котла

  • Высокий КПД Зачастую коэффициент полезного действия в котлах превышает привычные 100%, добавочные проценты получаются из-за охлаждения дымовых газов и конденсированнии пара во второй части теплообменника. Благодаря этому, происходит значительная экономия расхода энергоносителя достигающая 35%.
  • Тихая работа Котлы имеют очень низкий показатель уровня шума, благодаря чему повышается уровень комфора.
  • Экологичность Если сравнивать с конвекционными котлами, то вредных выбросов становится меньше на 80%.

Недостатки конденсационного котла

  • Высокая стоимость Цена будет выше на 30-50%, относительно традиционных котлов.
  • Утилизации конденсата Необходимость утилизации конденсата не совсем является недостатком, т.к. для котлов мощностью менее 28 кВт возможно сливать в канализацию.
  • Потеря КПД в высокотемпературных системах В высокотемпературных режимах, где температура подачи и обратки составляет 80/60 °C, показатели КПД упадут до 98-99%.

В среднем, котел на 25 кВт в день вырабатывает 70 литров конденсата

Сравнение конденсационных котлов

Модели котлов находятся в одном ценовом сегменте.

Условия подбора:

  • Мощность: 24-25 кВт
  • КПД: более 100%
  • Одноконтурный
  • Цена: до 50000 рублей

Учитывая данные параметры, нашлось две модели,  полностью удовлетворяющие установленные параметры.

 Газовый котел Baxi Duo-tec Compact 1.24Газовый котел Protherm Рысь К 25 MKO
Стоимость, сентябрь 20174459049585

Максимальная тепловая мощность, кВт

2425

Минимальная тепловая мощность, кВт

3.4*6
КПД, %105.7108.5**

Материал теплообменника

нержавеющая сталь

алюминиево-кремниевый сплав

Расход природного газа

2.61 м³/час

3.2 м³/час

*По отзывам, в модели Baxi минимальная тепловая мощность занижена, на деле она составляет 4.7 кВт.

**Относительно модели Protherm, то в таблице указан показатель при режиме частотной нагрузки (примерно 30%) и температуре 40/30 °С. При работе в полном низкотемпературном режиме 50-30°С КПД составит 104%. Кроме всего прочего, уровень шума у турбины значительно выше, чем у Baxi.

Так как модель от Protherm совсем недавно на российском рынке, то отзывов совсем немного, но если учесть отзывы о конвекционных котлов этого же бренда, можно полагать, что качество на высоком уровне.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий