Кондензационен газов котел: специфика на действие, плюсове и минуси + разлика от класическите модели

Продавачите на топлинни генератори от кондензационен тип заявяват, че КПД на предложеното ни иновационно оборудване надхвърля 100%. Но съгласете се, това леко противоречи на закона за запазване на енергията, познат на всички ни от училищния курс по физика. В какво се крие загадката?

От една страна подобни твърдения са уловка на маркетолози. Но от друга – в техните убеждаващи купувача уверения има и зрънце истина. Ние подробно ще разгледаме как е устроен кондензационният котел: предимства и недостатъци, неговата специфика на работа и конструкция заслужават детайлно проучване.

За да получим пълноценна представа за кондензационния тип оборудване, нека го сравним с класическия вид генератор на топлинна енергия. Ще посочим особеностите на неговото свързване и експлоатация. Ще разкрием тайните на свръхвисоката производителност.

Кондензационен котел на газ

Високият КПД на кондензационния газов топлинен генератор се осигурява от наличието в конструкцията му на допълнителен топлообменник. Първият стандартен за всички отоплителни котли топлообменен възел предава на топлоносителя енергията на изгаряното гориво. А вторият добавя към това още и топлина от рекуперация на отработените газове.

Кондензационните котли работят на «синьо гориво»:

• магистрален (смес от газове с преобладание на метан);
• от газхолдер или бутилка (смес от пропан и бутан с преобладание на първия или втория компонент).

Допустимо е да се използва всеки вариант на газ. Важното е горелката да бъде проектирана за работа с един или друг тип гориво.

Кондензационните газови котли са по-скъпи от обикновените конвекционни модели, но печелят спрямо тях по разходи за гориво благодарение на намаленото потребление на газ с 20–30%

Най-добра ефективност кондензационният топлинен генератор показва при изгаряне на метан. Пропан-бутановата смес тук леко отстъпва. При това колкото по-голям е делът на пропана, толкова по-добре.

В това отношение «зимният» газ за газхолдера дава на изхода малко по-висок КПД, отколкото «летният», тъй като пропановата компонента в първия случай е по-висока.

За разлика от кондензационния газов котел, в конвекционния част от топлинната енергия отива в комина заедно с продуктите на горене. Затова при класическите конструкции КПД е около 90%. По-нагоре може да се повиши, но технически е твърде сложно.

Икономически това не е оправдано. Но в кондензационните котли топлината, получена от изгарянето на газ, се използва по-рационално и пълноценно, тъй като топлината, отделена при преработката на парата, се акумулира и предава на отоплителната система. Така допълнително се нагрява топлоносителят, което позволява да се намали разходът на гориво спрямо получения 1 kW топлина.

Устройство и принцип на работа

По конструкция кондензационният котел прилича в много отношения на конвекционния аналог със затворена горивна камера. Само че отвътре той е допълнен с вторичен топлообменник и блок за рекуперация.

Основните особености на устройството на кондензационния топлогенератор – наличието на втори топлообменник и затворена горивна камера с вентилатор

Кондензационният газов котел се състои от:

• горивна камера от затворен тип с модулируема горелка;
• първичен топлообменник №1;
• камера за охлаждане на изходящите газове до +56–57 ⁰С (точка на оросяване);
• вторичен кондензационен топлообменник №2;
• димоход;
• вентилатор за подаване на въздух;
• резервоар за кондензат и система за отвеждането му.

Разглежданото оборудване почти винаги е оборудвано с вградена циркулационна помпа за топлоносителя. Обичайният вариант с естествен ток на водата по отоплителните тръби тук е малоприложим. Ако помпата не е включена в комплекта, то тя задължително трябва да бъде предвидена при подготовката на проекта за обвързване на котела.

Допълнителните проценти КПД при кондензационния котел се образуват в резултат на подгряване на обратната вода за сметка на охлаждането на изходящите газове в димохода.

Кондензационните котли се предлагат едноверижни и двуверижни, както и в подово и стенно изпълнение. По това те не се различават от класическите конвекционни модели.

Принципът на работа на кондензационния газов котел е следният:

1. Основната топлина нагряваната вода получава в топлообменник №1 от изгарянето на газа.
2. След това топлоносителят преминава през отоплителния кръг, изстива и попада във вторичния топлообменен блок.
3. В резултат на кондензацията на продуктите от горенето в топлообменник №2, охладената вода се подгрява за сметка на рекуперираната топлина (спестявайки до 30% гориво) и отива отново в №1 за нов цикъл на циркулация.

За да се контролира точно температурата на отработените газове, кондензационните котли винаги са оборудвани с модулируема горелка с диапазон на мощността от 20 до 100% и вентилатор за подаване на въздух.

Нюанси на експлоатация: кондензат и комин

В конвекционния котел продуктите от горенето на природния газ CO₂, азотни оксиди и пара се охлаждат само до 140–160 ⁰С. Ако те бъдат охладени по-надолу, то в димохода ще падне тягата, ще започне да се образува агресивен кондензат и горелката ще угасне.

Такова развитие на ситуацията всички производители на класически газови топлогенератори се стремят да избегнат, за да повишат максимално безопасността на работа, както и да удължат срока на експлоатация на своето оборудване.

В кондензационния котел температурата на газовете в комина варира около 40 ⁰С. От една страна това намалява изискванията за устойчивост на високи температури на материала на коминната тръба, но от друга страна налага ограничения при избора му по отношение на устойчивостта към киселинно въздействие.

Отработените газове от газовия котел при охлаждане образуват агресивен кондензат с висока киселинност, който лесно разяжда дори стомана.

Топлообменниците в кондензационните топлогенератори се правят от:

• неръждаема стомана;
• силуминий (алуминий със силиций).

И двата материала притежават повишени киселинноустойчиви характеристики. Чугунът и обикновената стомана за кондензационни котли съвсем не са подходящи.

Коминна тръба за кондензационен котел е разрешено да се монтира единствено от неръждаема стомана или киселинноустойчива пластмаса. Тухлени, железни и други комини за подобно оборудване не са подходящи.

При рекуперацията във вторичния топлообменник се образува кондензат, представляващ слаб киселинен разтвор, който подлежи на отстраняване от водонагревателното устройство.

При работа на кондензационен котел с мощност 35–40 kW се образува около 4–6 литра кондензат. Опростено казано, излиза приблизително 0,14–0,15 литра на 1 kW топлинна енергия.

Всъщност това е слаба киселина, която е забранено да се излива в автономна канализация, тъй като тя ще унищожи бактериите, участващи в преработката на отпадъците. Освен това преди изпускане в централизирана система се препоръчва първо да се разреди с вода в съотношение до 25:1. След това вече може да се отвежда, без да се страхувате, че ще разруши тръбата.

Ако котелът се монтира в къща със септик или локално пречиствателно съоръжение (ЛПС), то кондензатът първо трябва да се неутрализира. В противен случай той ще убие цялата микрофлора в автономната пречиствателна система.

„Неутрализаторът“ се изпълнява като съд с мраморни трохи с обща маса 20–40 kg. При преминаване през мрамора pH на кондензата от котела се повишава. Течността става неутрална или слабо алкална, вече неопасна за бактериите в септика и за материала на самия утаител. Смяна на пълнежа в такъв неутрализатор се изисква веднъж на 4–6 месеца.

Откъде КПД над 100%?

При посочване на ефективността на работа на газовия котел производителите вземат за основа показателя за долна топлина на изгаряне на газа, без да отчитат топлината, образуваща се при кондензация на водната пара. В конвекционния топлогенератор последната, заедно с приблизително 10% от топлинната енергия, напълно отива в коминната тръба, поради което тя не се отчита.

Въпреки това, ако се съберат кондензационната вторична топлина и основната от изгорения природен газ, ще се получи точно над 100% КПД. Без измама, просто малък номер с цифрите.

При изчисляване на КПД по висша топлина на изгаряне при конвекционния котел той ще бъде около 83–85%, а при кондензационния – около 95–97%

По същество, «неправилният» коефициент на полезно действие над 100% възниква от желанието на производителите на топлогенериращо оборудване да сравняват сравняемите показатели.

Просто в конвекционния уред «водната пара» изобщо не се отчита, а в кондензационния тя трябва да се вземе предвид. Оттам и малките разминавания с логиката на основната физика, която се преподава в училище.

Плюсове и минуси на кондензационния нагревател

Сред предимствата на кондензационния котел се числят:

1. Намаляване с 60–70% на обема на вредните емисии (голяма част от въглеродния диоксид и азотните оксиди преминават в кондензата).
2. В сравнение с конвекционните модели икономия до 30% на газово гориво за генериран 1 кВт.
3. По-малки габарити на нагревателното оборудване на газ при еднаква мощност.
4. Ниска температура на продуктите на горене в димоотвода (едва около 40 ⁰С).
5. Възможност за инсталиране на каскада от няколко котела.
6. Универсалност (подходяща както за радиатори за отопление, така и за «топли подове»).
7. Наличие на интелигентна автоматика и пълна автономност на работа на газовия генератор на топлина без намеса на човек.

Каскадна система от два-три топлогенератора позволява да се инсталират котли с малка мощност, които шумят и вибрират по-малко при работа, отколкото по-мощните модели.

Това опростява монтажа на цялата отоплителна система и позволява да се намалят габаритите на домашната котелна. Освен това благодарение на възможността за по-гъвкаво регулиране на процеса на генериране на топлина се повишава общата ефективност на прилагането на топлогенериращото оборудване.

Разходите за кондензационен котел в сравнение с обикновения конвекционен се изплащат за 5–6 години благодарение на икономията на природен газ.

От минусите на кондензационните топлогенератори трябва да се спомене:

1. Висока цена на оборудването (1,5–2 пъти по-висока от тази на аналогичните по мощност модели от класически конвекционен тип).
2. Проблеми с оползотворяването на кондензата.
3. Намаляване на ефективността при използване на котела във високотемпературни отоплителни системи.
4. Енергийна зависимост – за работата на вентилатора, автоматиката и циркулационната помпа е необходимо електричество.
5. Забрана за използване с антифризи.

Въпреки значителните първоначални разходи, кондензационният котел е напълно оправдан от икономическа гледна точка. В процеса на експлоатация той връща с лихва всички първоначално похарчени пари.

В Русия подобно оборудване засега е разпространено малко. Газовият котел с рекуперация е все още твърде необичаен и малко проучен на нашия пазар. Но интересът към такива топлинни генератори постепенно расте.

Изводи и полезно видео по темата

Как работи кондензационният топлинен генератор:

Устройство на газовите котли с рекуперация на водни пари:

Всички предимства на кондензационните котли:

Ако внимателно се разбере как и по какви принципи работи газовият кондензационен котел, то на пръв поглед „некоректните“ 108–110% КПД стават напълно разбираеми и оправдани числа.

Топлинният генератор с рекуперация на отработените газове наистина е по-ефективен в сравнение с класическата конструкция. Единственият му сериозен недостатък е кондензатът с висока киселинност, който трябва някъде да се изхвърли.

Пишете, моля, коментари в намиращата се по-долу блок-форма. Не е изключено да притежавате информация, която може да попълни запаса от сведения, изложени в статията. Задавайте въпроси, споделяйте собствен опит в избора и експлоатацията на котли от кондензационен тип, поставяйте снимки по темата на статията.