Конденсационный газовый котел: нюансы работы и особенности эксплуатации

Плюсы и минусы

К достоинствам конденсационных котлов следует отнести:

• высокая производительность отопительной системы;
• экономия топлива достигает 20 %;
• снижается нагрузка на все основные узлы котла, что увеличивает срок службы агрегата;
• при отсутствии необходимых условий работа не останавливается, котел функционирует как обычное устройство конвекционного типа.

Недостатками таких конструкций являются:

• для работы необходимо создать специфические условия, что возможно далеко не всегда;
• для утилизации конденсата необходимо производить специальные мероприятия — в нем содержится большое количество кислоты, поэтому сливать в канализацию запрещено;
• стоимость конденсационных агрегатов намного выше, а ремонт обойдется дороже, чем у традиционных моделей.

Недостатков мало, но они весьма существенны. Для нормальной работы конденсационного котла с радиаторной системой необходимо, чтобы разница температур на улице и в помещении не превышала 20°.

Иначе условий для конденсации водяного пара не будет. А применение теплого пола возможно и целесообразно не всегда. Эти особенности значительно ограничивают спрос на подобные конструкции.

Возможно, отсюда и берет начало попытка производителей активизировать сбыт, указывая заведомо невозможный КПД.

Принцип работы

Газовые котлы, которые работают за счет природного или сжиженного газа, используют часть энергии, выделяемой в процессе сгорания топлива. Все газы, которые имеют высокую температуру и могли бы еще участвовать в процессе обогрева, выводятся наружу через дымоход, тем самым выпуская неиспользованное тепло на улицу.

Конденсационный тип котлов использует все возможные тепловые ресурсы, которые появляются не только во время сгорания топлива, но и при образовании горячего водяного пара, который содержится в выводимом дыме. Такой пар поступает в специальный теплообменник, там охлаждается и со временем превращается в конденсат. Во время всего этого процесса происходит высвобождение небольшого количества тепла. После этого весь конденсат переносится в отдельный сборник, а тепло – в саму систему отопления. Благодаря этому такие модели позволяют получить высший КПД по сравнению с другими видами котлов.

Для того чтобы избежать негативного воздействия пара с различными примесями на окружающую среду, при создании теплообменников используется нержавеющая сталь или силумин, которые предотвращают выход вредных микроэлементов. Кроме этого, весь процесс появления конденсата постоянно контролируется благодаря тому, что используется самое оптимальное соотношение воздуха и топлива (газа). Камера, в которой происходит сгорание, полностью изолирована от помещения, что делает прибор безопасным для использования в качестве отопительного прибора.

В целом, устройство конденсационного прибора в чем-то похоже на устройство обычного газового котла. Для его работы используются:

1. теплообменник, который выполнен из материала, не подверженного воздействию коррозии, разделен на две специальные секции. В первой происходит нагревание теплоносителя, после чего все полученные продукты сгорания перемещаются во вторую секцию, которая значительно отличается по температуре. Под действием небольших температур необходимая энергия оделяется, и водяной пар превращается в конденсат;
2. специальная изолированная камера сгорания с дымоходом. В ней контролируется движение всех продуктов, которые получились при сгорании газа, а также осуществляется их насыщение кислородом;
3. специальный вентилятор, установленный перед теплообменником. Благодаря измененному количеству оборотов вентилятора есть возможность контроля над поступлением воздуха и газа;
4. керамический или термостойкий пластиковый дымоход. С его помощью происходит выделение дыма наружу; температура его не превышает 70 градусов;
5. насос, с помощью которого происходит удаление газов, имеющий электронное управление. Он позволяет контролировать работу устройства, а также снижает шум, появляющийся при функционировании, и настраивает наиболее подходящий режим;
6. специальная система, позволяющая удалять конденсат, оседающий на стенках в теплообменнике.

Все элементы прибора выполнены из материалов наивысшего качества, что делает его долговечным.

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.

Требования к системе отопления

Прежде, чем с нуля заниматься монтажом оборудования для отопления, необходимо иметь на руках полный пакет документов, включающий план с системой распределения, а также соответствующими инженерными расчетами.

Если у вас уже имелся, допустим, одноконтурный котел, то практически не составит никого труда заменить его на такой же конденсаторный вариант, только двухконтурный.

Может возникнуть такая ситуация, что вы полностью захотите заменить систему отопления, с обычной на конденсационную. Для этого, разумеется, потребуются дополнительные материальные вложения. Основные расходы возьмет на себя сам конденсатник. Однако, монтаж и установка уже не будут такими затратными.

При смене системы отопления на рассматриваемый вариант, может потребоваться замена дымохода. Ведь специфика отработанных газов данного котла такова, что они обязательно должны отводиться через трубы из определенного материала изготовления.

Для того, чтобы избежать лишних трат, можно модернизировать имеющийся вариант дымохода, применив гильзование одно стенной трубой из нержавейки, а также отвода из пластиковой трубы.

Образование конденсата

Отмечается, что при работе конденсационного устройства мощностью 24 кВт, включенном на низкотемпературный режим, имеющем нагрузку 50%, оно дает около 40 литров конденсата в сутки.

Утилизировать кислоту из конденсата прямо в почву не разрешается, так как может образоваться «мертвое пятно». Конденсат низкой концентрации возможно сливать в канализацию, при этом разбавляя примерно 10:1 или 25:1.

Если в доме имеется автономная канализация, а также котел, работающий в полную мощь, то рекомендуют проводит процедуру нейтрализации. Для этого жидкость пропускают через специальный резервуар, заполненный мраморной крошкой. И только после этого сливают.

Требования к дымоходу

Для отвода отработанных веществ вместе с данными отопительными устройствами используются дымоходы облегченных конструкций или коаксиальные (труба внутри трубы).

Подобная дымоходная конструкция, одновременно с выводом дыма, засасывает воздух с улицы. Это позволяет агрегату не забирать чистый воздух из помещения, что одновременно повышает КПД.

Монтаж дымохода производится под небольшим углом наклона для того, чтобы избежать попадания кислотных соединений внутрь котла.

Виды конденсационных котлов

Конденсационный котел может применяться для отопления зданий любой площади и назначения. Соответственно, классифицируются они тем же образом, что и классические конвекционные.

В зависимости от мощности, такое оборудование может применяться для отопления квартир, загородных домов, офисных помещений или производственных площадок.

Мощность подбирается с учетом отапливаемой площади и расчетных теплопотерь здания.

Однако следует учитывать, что использование эффекта нагрева при конденсации пара позволяет добиваться несколько большей мощности оборудовании в сравнении с аналогами. Так, в некоторых случаях имеет смысл воспользоваться настенным котлом конденсационного типа вместо установки громоздкого напольного варианта той же мощности.

Одноконтурные и двухконтурные

Основная сфера применения двухконтурных котлов – жилые дома и офисы, где необходимо наличие ГВС. Наличие второго контура для нагрева технической воды позволяет обеспечить ей одну-две точки раздачи.

Если потребителей будет больше, то из-за конструктивных особенностей двухконтурных моделей они не смогут обеспечить нагрев воды до необходимой температуры.

Одноконтурные модели котлов используется там, где нет необходимости в ГВС. Например, на производственных объектах.

Вместе с тем, именно одноконтурные котлы способны обеспечить горячее водоснабжение практически в любых объемах. Для этого достаточно подключить к ним бойлер косвенного нагрева необходимой емкости.

Напольные и настенные

Достоинством напольных котлов является возможность создания моделей практически любой мощности. Маломощные (10-40 кВт) применяются в быту и офисных зданиях.

Более мощные (до 1000 кВт) – для отопления многоквартирных домов, централизованных поселковых систем или на производстве.

Главным недостатком напольных вариантов является их громоздкость, а также необходимость установки дымовых труб.

Настенные модели более компактны. Их размеры редко превышают 80x50x40 см при массе порядка 50 кг. Кроме того, настенные конденсационные котлы оснащены турбиной для подачи воздуха, что позволяет организовать дымоудаление и снабжение кислородом по коаксиальным трубам, прокладываемым сквозь стену.

Лучший газовый котёл

Этот вопрос мне задают 90% заказчиков. Женя, какой котёл лучше ставить, может у тебя есть свой рейтинг?

Есть, мы даже видео сделали: 5 лучших настенных газовых котлов.

Проблема в том, что это наш рейтинг подходит для нашего региона. Я считаю, что самый лучший газовый котёл это Viessmann Vitopend 100 и конденсационный Viessmann Vitodens 050.

Но если в вашем регионе не обслуживаются котлы Viessmann, то для вас они будут худшими. Кто его будет ремонтировать, если он сломается? Где искать запчасти?

Лучшим будет тот котёл, на который можно без проблем купить запчасти. И в любое время найти мастера. Если нет знакомых мастеров, ставьте те котлы, которые обслуживает ваш горгаз.

Ariston GENUS PREMIUM EVO 24 FF 22 кВт двухконтурный

Фото:https://beru.ru

К премиальному сегменту относят эксперты настенный газовый котел Ariston GENUS PREMIUM EVO 24 FF. Модель двухконтурного типа выдает тепловую мощность в диапазоне 2,5…22 кВт. Производитель оснастил прибор расширительным баком (8 л), воздухоотводчиком, вентилятором и циркуляционным насосом. Котел может работать как на природном, так и на сжиженном газе. На котле установлен дисплей с подсветкой, хотя аппарат несложно перевести на дистанционное управление. В актив модели следует занести низкий расход природного газа (2,33 куб. м/ч), в этом параметре оборудование превосходит конкурентов.

Газовый котел Ariston GENUS PREMIUM EVO 24 FF 22 кВт двухконтурный

Что такое конденсаторные котлы?

Вид оборудования представляет собой видоизмененный газовый котел конвекционного типа. Энергоносителем выступает газ, поступающий по централизованному трубопроводу или баллонный. Отличие в том, что газовые конденсационные котлы отопления используют все виды тепловой энергии – открытую и закрытую. Открытая образуется при сгорании газа, закрытая – энергия нагретого конденсата.

Конструктивно котлы состоят из следующих деталей:

1. Газовая горелка, размещенная в камере сгорания закрытого типа.
2. Теплообменник. Цилиндрическая форма элемента быстрее прогревает воду за счет увеличенной площади соприкосновения.
3. Емкость для сбора конденсата, куда транспортируется теплоноситель после охлаждения отводимых масс воздуха. Парообразная субстанция отдает тепло жидкости, затем через специальное устройство слива конденсат попадает в емкость.

Принцип работы котлов, их достоинства и недостатки

Теплообменник агрегатов служит для перехода субстанции из газового состояния в конденсат. В процессе высвобождается большое количество тепловой энергии, собираемой для прогрева теплоносителя. КПД оборудования 109% – это выше, чем у любого другого устройства.

Высокий КПД объясняется принципом работы. В стандартных газовых котлах используется тепло от сжигаемого газа, в теплообменнике поток жидкости остывает до +140 С, пониженные температуры уменьшают тягу, вызывают образование конденсата, который может служить причиной появления ржавчины на металлических деталях. Поэтому тепловая энергия от выпадающего конденсата не используется, а конденсатные котлы отбирают все тепло, за счет чего повышается КПД.

Для забора теплоэнергии оборудование имеет два теплообменника. Первый работает по стандартной схеме – пропускает тепловые потоки без охлаждения ниже точки росы, второй охлаждает продукты сгорания ниже точки росы, попутно забирая тепловую энергию. Таким образом, водяной пар оседает на стенках второго теплообменного элемента, передает всю энергию воды.

Получается, что конденсатный котел – один из самых экономичных видов отопительных приборов с высоким КПД, за счет чего тепло сохраняется в помещении достаточно долго. Специальные горелки работают так, что топливо сгорает полностью, количество выбросов самое минимальное.

К достоинствам отопительных приборов относят:

• облегченный вес;
• компактность;
• низкий уровень шума;
• минимальную вибрацию при работе;
• возможность каскадной установки оборудования;
• экономичность – за сезон затраты на топливо снижаются на 35%;
• экологичность за счет полного сгорания энергоносителя, использования всей тепловой энергии.

Что касается недостатков, то он один – оборудование стоит дорого, примерно на 30-80% больше, чем стандартные газовые котлы. Однако при соблюдении условий эксплуатации агрегаты прослужат достаточно долго, вложения за счет уменьшения затрат на топливо окупаются примерно за 2-3 сезона.

Особенности работы приборов:

1. Большое количество конденсата, который нужно утилизировать. В течение 24 часов котел мощностью до 35 кВт вырабатывает до 30 л воды. Сливать в септик без нейтрализации такую воду нельзя, система нуждается в установке нейтрализующего оборудования.
2. Сниженная температура прогрева комнаты. Стандартные отопительные приборы показывают разницу температуры между трубопроводом подачи и обратного тока воды в 75 С и 55 С, а конденсационные модели всего 55 С и 35 С. Такого прогрева недостаточно, может потребоваться дополнительная система, например, контуры теплых полов или врезка большего количества радиаторов.

Теплообменник конденсационного котла

На данный момент существует достаточно большое разнообразие конструктивных решений в данной сфере у различных производителей котельного оборудования. Как относящихся к геометрии теплообменника, так и к используемым материалам. При более детальном рассмотрении можно выделить три основных направления, в которых ведутся разработки:

• Повышение количества образующегося конденсата;
• Повышение общей эффективности теплообменника (передача излучения от горящего топлива и тепла от дымовых газов);
• Обеспечение устойчивости оборудования к кислотному составу конденсата.

Ранее в конденсационных котлах использовалось два теплообменника — один для первичного охлаждения дымовых газов (неустойчивый к конденсату), и дополнительный для обеспечения конденсации паров воды, так называемый экономайзер. Такая конструкция до сих пор встречается в котлах больших мощностей (порядка нескольких мегаватт) и в устаревших моделях котлов малой (до 100 кВт) и средней (до 2 МВт) мощности.

В современных котлах используется один теплообменник отвечающий за два первых пункта из списка выше:

Устойчивость к кислотному конденсату обеспечивается за счет применяемых материалов. На сегодняшний день используют два типа материалов — высококачественные нержавеющие стали и сплавы алюминия с кремнием и магнием в качестве легирующих добавок (далее для краткости будем обозначать их как просто алюминий).

Каждый из указанных материалов имеет свои сильные и слабые стороны. Плюсы алюминия — высокая теплопроводность, малая плотность, возможность формовки литьем; сильные стороны нержавеющей стали — высокая механическая прочность, крайне высокая коррозионная устойчивость как к кислотным так и к щелочным средам, гладкая поверхность деталей.

С точки зрения устойчивости к конденсату алюминиевые теплообменники прекрасно себя проявляют во взаимодействии с азотной кислотой — при контакте с ней поверхность алюминия пассивируется, то есть образуется защитная пленка — так же как при нахождении алюминия в воздухе. Но при этом такие теплообменники крайне уязвимы даже к малым концентрациям серной кислоты, причем при контакте с ней защитная пленка разрушается и начинается взаимодействие с азотной кислотой. В большинстве случаев данный фактор не имеет критического значения в силу малого содержания серы в топливе, но в долгосрочной перспективе снижает срок службы теплообменника. Нержавеющая сталь соответствующих марок воздействию кислот не подвержена.

Как было отмечено выше, снижение температуры дымовых газов до точки росы — необходимое условие для образования конденсата и съема соответствующей тепловой энергии. Достигается это снижение за счет подачи в теплообменник обратного теплоносителя низкой температуры. Однако, не стоит полагать, что при соблюдении данного условия весь водяной пар, содержащийся в продуктах сгорания, конденсируется. Дело в том, что конденсация происходит только при непосредственном контакте дымовых газов с поверхностями теплообмена, соответственно, при равной температуре обратного теплоносителя эффективность образования конденсата сильно зависит от геометрии теплообменника.

Таким образом, главная инженерная задача при проектировании теплообменника с точки зрения повышения количества образующегося конденсата — увеличение поверхности контакта с дымовыми газами и обеспечение их качественного перемешивания в процессе прохождения через дымовой тракт (для отвода уже осушенных газов от теплообменных поверхностей). При этом необходимо придерживаться разумных аэродинамических потерь в теплообменнике. Поддержание баланса между всеми перечисленными требованиями делает проектирование геометрии теплообменника конденсационного котла достаточно сложной и интересной задачей.

При изготовлении теплообменника из алюминия указанные задачи решаются за счет внутреннего оребрения (по дымовому тракту).

Основной конструктивный элемент теплообменников из нержавеющей стали — трубки. Выполненные либо в форме спирали, либо в виде прямых отрезков с коллекторами.

Спиральная конструкция наиболее распространена, но подвержена засорению при использовании недостаточно качественного теплоносителя. Происходит это за счет центробежных эффектов при движении воды по трубкам. Причем механическая чистка таких засорений невозможна, а химическая, зачастую, не приводит к успеху. И в том и в другом случае суммарная площадь поверхности стальных трубок достаточно велика.

Viessmann Vitodens 050-W BPJC 24 кВт двухконтурный

Фото:https://beru.ru

Компактность и долговечность являются главными козырями двухконтурного котла Viessmann Vitodens 050-W BPJC. Модель обладает максимальной тепловой мощностью 24 кВт, чего хватит для отопления дома и обеспечения жильцов горячей водой. Эксперты похвалили производителя за качественную сборку и 10-летнюю гарантию. Прибор укомплектован циркуляционным насосом, расширительным баком (8 л), вытяжным вентилятором и цифровым дисплеем. Автоматика самостоятельно выбирает оптимальный режим работы, сводя к минимуму участие современного человека.

Газовый котел Viessmann Vitodens 050-W BPJC 24 кВт двухконтурный

Устройство основных узлов

В конструкцию конденсационных котлов входят:

1. Камера с модулируемой горелкой, которая способна плавно уменьшать мощность по мере снижения потребности жильцов в отоплении.
2. Первичный теплообменник, где жидкость нагревается за счет энергии горения газа.
3. Камера охлаждения выхлопных продуктов.
4. Дымоход.
5. Контур, в котором вода нагревается благодаря конденсации паров.
6. Вентилятор подачи воздуха в закрытую камеру сгорания.
7. Циркуляционный насос.
8. Резервуар, где накапливается конденсат.

Защитный механизм котла срабатывает в следующих случаях:

1. Перегрев воды – если в системе температура жидкости превысит установленный критический показатель, то датчик автоматически блокирует работу устройства.
2. Погасание пламени – в случае отключения горелки по каким-либо причинам поступление газа в камеру приостанавливается.
3. Отсутствие тяги – если выхлопные продукты не выходят наружу через дымоход, а вместо этого накапливаются в устройстве, то специальный датчик прекращает работу прибора.
4. Отключение электроэнергии – встроенная автоматика котлов питается от сети. Если подача электричества прерывается, то функционирование устройства блокируется во избежание внештатных ситуаций.
5. Замерзание жидкости – когда температура воды в системе опускается ниже 5°C, датчик усиливает работу горелки и вентилятора.

Особенности и принцип работы

Описываемые устройства способны обеспечивать тепловой энергией вспомогательные ветки – например, «теплый пол». Более того, их эксплуатационный срок вдвое больше, чем у обычных моделей, а конфигурационный и производительный диапазоны в разы шире.

Мощность котлов напрямую зависит от типа установки:

• если прибор напольный, то до 35-ти киловатт;
• если навесной, то до 100 киловатт.

Главным элементом  является теплообменник. В традиционных моделях он один, в то время как в конденсационных – два.

Более того, они могут быть:

• совмещенными (на две ступени);
• раздельными.

В данном случае первый теплообменник функционирует таким же образом, как в обычных отопительных приборах. Тепловая энергия, образуемая посредством сжигания газа, нагревает поверхность обменника, проходя через него, и рабочую жидкость, двигающуюся по его внутренним полостям. К слову, температура этого первого теплообменника никогда не падает ниже той самой точки росы. А вот второй теплообменник прогревается теми же газами, но рабочая жидкость, идущая по нему, поступает уже из «обратки».