Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Neustále rastúce náklady na energiu prinútili vedcov a inžinierov vytvoriť nový typ generátorov tepla - kondenzačný kotol. Pri inštalácii v nízkoteplotnom vykurovacom systéme môže kondenzačný kondenzátor vykazovať účinnosť vyššiu ako 100%. Ako to dosiahnuť? Aký je princíp činnosti kotla na kondenzačný plyn? Aké sú jeho výhody a nevýhody? Po prečítaní nášho článku sa o ňom dozviete všetko alebo takmer všetko.

Princíp činnosti kondenzačného kotla

Kondenzačný kotol je mladším bratom najbežnejšieho plynového konvekčného kotla. Princíp tohto princípu je mimoriadne jednoduchý, a preto pochopiteľný aj pre ľudí, ktorí sú slabo orientovaní vo fyzike a technológii. Palivo pre plynový kotol, ako napovedá jeho názov, je prírodný (trupový) alebo skvapalnený (balónikový) plyn. Spaľovanie modrého paliva, ako aj iných organických látok, produkuje oxid uhličitý a vodu a uvoľňuje veľké množstvo energie. Uvoľnené teplo ide na vykurovanie chladiacej kvapaliny - technickej vody cirkulujúcej vykurovacím systémom doma.

Účinnosť plynového konvekčného kotla je ~ 90%. To nie je také zlé, prinajmenšom vyššie ako v prípade generátorov tepla na kvapalné a tuhé palivá. Avšak, ľudia sa vždy snažili, aby tento údaj čo najbližšie k drahocenné 100%. V tejto súvislosti vzniká otázka: kam idú ostatné 10%? Odpoveď, bohužiaľ, je prozaická: letieť do potrubia. Produkty spaľovania plynu opúšťajúce systém cez komín sa ohrievajú na veľmi vysokú teplotu (150 - 250 ° C), čo znamená, že 10% energie, ktorú stratíme, sa spotrebuje na vykurovanie vzduchu mimo domu.

Vedci a inžinieri už dlho hľadali možnosť úplnejšieho spätného získavania tepla, ale spôsob technologickej realizácie ich teoretického vývoja bol zistený len pred 10 rokmi, kedy bol vytvorený kondenzačný kotol.

Aký je jej zásadný rozdiel od tradičného konvekčného plynového vykurovacieho generátora? Po spracovaní hlavného procesu spaľovania paliva a prenesení významnej časti tepla uvoľneného do výmenníka tepla kondenzuje kondenzát spaliny na teplotu 50 - 60 ° C, t.j. do bodu, v ktorom začína proces kondenzácie vody. Už to stačí na podstatné zvýšenie účinnosti, v tomto prípade - množstva tepla odovzdaného do chladiaceho média. To však nie je všetko.

Tradičný plynový kotol

Kondenzačný plynový kotol

Pri teplote 56 ° C - v takzvanom rosnom bode - voda prechádza z parného stavu do kvapaliny, inými slovami, dochádza ku kondenzácii vodnej pary. Súčasne sa uvoľňuje dodatočná energia, ktorá sa súčasne spotrebuje na odparovanie vody a v bežných plynových kotloch sa stráca spolu s prchavou zmesou pary a plynu. Kondenzačný kotol je schopný "odoberať" teplo vznikajúce v procese kondenzácie vodných pár a preniesť ho do chladiaceho média.

Výrobcovia tepelných generátorov kondenzačného typu vždy upozorňujú svojich potenciálnych zákazníkov na nezvyčajne vysokú účinnosť zariadení, ktoré vyrábajú - nad 100%. Ako je to možné? V skutočnosti neexistuje rozpor s kánonmi klasickej fyziky. V tomto prípade aplikujte iný systém výpočtov.

Pri hodnotení účinnosti vykurovacích kotlov sa často vypočíta, koľko uvoľneného tepla sa prenesie do chladiaceho média. Teplo, "odoberané" v bežnom kotle, a teplo z hlbokého ochladzovania spalín poskytne celkom 100% účinnosť. Ale ak tu pridáme aj teplo uvoľnené pri kondenzácii pary, dostaneme ~ 108-110%.

Z hľadiska fyziky takéto výpočty nie sú úplne správne. Pri výpočte účinnosti by sa nemalo brať do úvahy uvoľnené teplo, ale celková energia uvoľnená počas spaľovania zmesi uhľovodíkov danej zmesi. To bude zahŕňať energiu vynaloženú na prenos vody do plynného stavu (neskôr uvoľneného v procese kondenzácie).

Z toho vyplýva, že efektívnosť, presahujúca 100%, je len prefíkaný krok obchodníkov využívajúcich nedokonalosť zastaralého výpočtového vzorca. Treba si však uvedomiť, že nádrž na kondenzát, na rozdiel od konvenčného konvekčného kotla, dokáže „vyžmýkať“ všetko alebo takmer všetko z procesu spaľovania paliva. Pozitívne body sú zrejmé - vyššia efektívnosť a nižšia spotreba fosílnych zdrojov.

Zariadenie hlavných jednotiek kondenzačného kotla

Z konštrukčného hľadiska nie je kondenzačný kotol veľa, ale stále sa líši od bežného plynu. Jeho hlavnými prvkami sú:

  • spaľovaciu komoru vybavenú horákom, systémom dodávky paliva a ventilátorom na vháňanie vzduchu;
  • výmenník tepla číslo 1 (primárny výmenník tepla);
  • dorogapovú komoru zmesi plyn-para na teplotu čo najbližšie k 56-57 ° C;
  • výmenník tepla číslo 2 (kondenzačný výmenník tepla);
  • zberná nádrž na kondenzát;
  • komín na vypúšťanie studených spalín;
  • čerpadlo, ktoré cirkuluje vodu v systéme.

1. Komín. 2. Expanzná nádrž.

3. Povrchy na prenos tepla. 4. Modulovaný horák.

5. Ventilátor horáka. 6. Čerpadlo. 7. Ovládací panel.

V primárnom tepelnom výmenníku, ktorý je spojený so spaľovacou komorou, sa vyvíjané plyny ochladzujú na teplotu podstatne vyššiu ako je rosný bod (v skutočnosti sú to bežné konvektívne plynové kotly). Potom sa dymová zmes násilne privedie do kondenzačného výmenníka tepla, kde sa ochladí na teplotu pod rosným bodom, t.j. pod 56 ° C. V tomto prípade sa na stenách výmenníka tepla kondenzuje vodná para, ktorá sa vzdáva. Kondenzát sa zachytáva v špeciálnom zásobníku, odkiaľ tečie po kanalizácii.

Voda, ktorá pôsobí ako chladivo, sa pohybuje v opačnom smere ako zmes plyn-para. Studená voda (prívod vykurovacej vody) sa predhrieva v kondenzačnom výmenníku tepla. Potom vstupuje do primárneho výmenníka tepla, kde sa ohrieva na vyššiu teplotu nastavenú užívateľom.

Kondenzát - bohužiaľ, nie čistá voda, ako mnohí veria, ale zmes zriedených anorganických kyselín. Koncentrácia kyselín v kondenzáte je malá, ale vzhľadom na skutočnosť, že teplota v systéme je vždy vysoká, môže byť považovaná za agresívnu kvapalinu. Preto výroba takýchto kotlov (a najmä kondenzačných výmenníkov tepla) využíva materiály odolné voči kyselinám - nehrdzavejúca oceľ alebo silumín (zliatina hliník - kremík). Výmenník tepla je zvyčajne odlievaný, pretože zvary sú zraniteľným bodom - práve tam začína proces koróznej deštrukcie materiálu.

Para musí kondenzovať na kondenzačnom výmenníku tepla. Všetko, čo išlo ďalej do komína, sa na jednej strane stráca ohrevom, na druhej strane má deštruktívny vplyv na materiál komína. Práve z tohto dôvodu je komín vyrobený z kyselinovzdornej nehrdzavejúcej ocele alebo plastu a na jeho vodorovné úseky je pripevnený malý sklon tak, že voda vytvorená pri kondenzácii nepodstatných množstiev pary, ktoré sa ešte dostanú do komína, sa odvádza späť do kotla. Je potrebné vziať do úvahy, že spaliny, ktoré opúšťajú kondenzát, sú silne chladené a všetko, čo v kotle nekondenzuje, bude nevyhnutne kondenzovať v komíne.

V rôznych časoch dňa sú potrebné rôzne množstvá tepla od vykurovacieho kotla, ktorý je možné regulovať pomocou horáka. Horák na kondenzačnom kotle môže byť buď modulovaný, t.j. s možnosťou plynulej zmeny výkonu počas prevádzky alebo nemodifikovanej - s pevným výkonom. V druhom prípade sa kotol prispôsobí požiadavkám majiteľa zmenou frekvencie horáka. Väčšina moderných kotlov určených na vykurovanie súkromných domov je vybavená simulovanými horákmi.

Takže dúfajme, že máte všeobecnú predstavu o tom, čo je kondenzačný kotol, ako funguje a aký princíp funguje. Avšak, s najväčšou pravdepodobnosťou, tieto informácie nebudú stačiť na pochopenie, či stojí za to, aby vám osobne kúpiť takéto zariadenia. Aby sme vám toto alebo toto rozhodnutie pomohli, povieme vám o všetkých výhodách a nevýhodách, výhodách a nevýhodách kondenzačného kotla v porovnaní s tradičným konvekčným kotlom.

Využíva kondenzačný kotol

Zoznam výhod kondenzačného kotla je impozantný, čo nakoniec vysvetľuje rastúcu popularitu tohto typu vykurovacích zariadení:

  • Hospodárnosť paliva v porovnaní s bežným konvekčným kotlom môže dosiahnuť 35%.
  • Zníženie škodlivých emisií počas prechodu z tradičných modelov na plyn na kondenzáciu sa odhaduje v priemere na 70%.
  • Nízka teplota výfukových plynov umožňuje inštalovať plastové komíny, ktoré sú oveľa lacnejšie ako klasické oceľové komíny.
  • Nízka hladina hluku zvyšuje úroveň pohodlia ľudí žijúcich v dome.

Hovorme o niektorých z uvedených výhod kondenzačných kotlov podrobnejšie.

Spotreba paliva pri použití v nízkoteplotných systémoch

Spotreba paliva priamo závisí od výkonu zariadenia a od zaťaženia vykurovacieho systému. Kondenzačný kotol s výkonom 28 kilowatt s maximálnou spotrebou plynu 2, 85 m 3 / h postačí na vykurovanie domu s rozlohou 250 m 2 . Klasický kotol s rovnakým výkonom spotrebuje 3, 25 m 3 / h. Za predpokladu, že kotol je prevádzkovaný šesť mesiacov z dvanástich, ušetríte asi 3000 rubľov ročne. (v bežných cenách hlavného plynu pre ruských spotrebiteľov). Je pravdepodobne ťažké označiť takéto úspory za významné - nebude to ani blokovať rozdiel v nákladoch na ročnú údržbu kotlov.

Pozrime sa však na situáciu očami priemerného európskeho spotrebiteľa, ktorému zemný plyn stojí štyri až päť (alebo ešte viac) drahšie. Výška úspor v tomto prípade bude asi 300 eur, ale stojí za to bojovať.

Spotreba plynu v kondenzačných kotloch rôznych výkonov:

Zníženie emisií

Počas spaľovania organického paliva vzniká oxid uhličitý, ktorý pri interakcii s vodou dodáva kyselinu uhličitú. Okrem toho akékoľvek palivo vždy obsahuje nečistoty zlúčenín síry, fosforu, dusíka a niekoľko ďalších prvkov. Počas spaľovania sa z nich vytvárajú zodpovedajúce oxidy, ktoré v kombinácii s vodou tiež produkujú kyseliny.

V konvenčných konvekčných kotloch sa do atmosféry vypúšťajú vodné pary zmiešané s kyselinami (uhlie, sírová, dusičná, fosforečná). Kondenzačné kotly nemajú túto nevýhodu: kyseliny zostávajú v kondenzáte. Vzhľadom na problémy s likvidáciou kondenzátu je však možné spochybniť notoricky známu ekologickosť tohto zariadenia.

Nevýhody kondenzačného kotla

Kondenzačný kotol so všetkými jeho výhodami nemožno nazvať ideálnym vykurovacím zariadením, pretože nie je bez nevýhod:

  • vysoká cena;
  • vysoké náklady na výmenník tepla (a teda potreba starostlivo monitorovať stav celého vykurovacieho systému);
  • neschopnosť použitia vo vysokoteplotných systémoch;
  • komplexnosť likvidácie kondenzátu;
  • citlivosť na kvalitu ovzdušia.

cena

Pre ďalšie percento tepelnej energie musí platiť. Technicky je kondenzačný kotol zložitejší, a preto drahší. Náklady na dobrý domáci kondenzát od známeho výrobcu sú niekoľkonásobne vyššie ako náklady na klasickú jednotku rovnakej kapacity. Samozrejme, takéto zariadenie bolo získané už viac ako desať rokov, čo znamená, že dáva zmysel dávať prednosť inovatívnym technológiám, ktoré zvyšujú komfort obsluhy.

Všetky modely kondenzačných kotlov je možné rozdeliť do troch cenových kategórií - prémiová, stredná a ekonomická:

1. Prémiová trieda je určená pre niekoľko kupujúcich. Kondenzačné kotly prvotriednej triedy zahŕňajú napríklad modely nemeckých značiek. Toto zariadenie je efektívne v prevádzke a pohodlné pri prevádzke, spĺňa európske environmentálne normy, je vyrobené z vysoko kvalitných materiálov. Kotly "Premium" majú mnoho užitočných funkcií, ktoré výrazne zvyšujú úroveň komfortu počas ich prevádzky: programovanie prevádzkových režimov (napr. Udržiavanie teploty v miestnosti na minimálnej úrovni v neprítomnosti vlastníkov alebo mierne zníženie teploty v noci), regulácia závislá od počasia, inteligentná interakcia s inými generátormi tepla, diaľkové ovládanie pomocou špeciálneho programu na mobilnom telefóne, atď. Jediná negatívna je vysoká cena.

2. Stredná trieda zahŕňa lacnejší tovar, ale s mierne skromnejšími kvalitami pre spotrebiteľov. Ide o ekonomické a ekologické zariadenia, ktoré spĺňajú všetky požiadavky a poskytujú vysoký výkon. Vyznačujú sa širokou škálou funkcií a sú vybavené automatickým riadiacim systémom, ktorý nezávisle mení parametre v závislosti od teploty média na prenos tepla a vzduchu v miestnosti.

3. Ekonomická trieda je určená pre tých, ktorí sú v záujme ekonomiky pripravení vyrovnať sa s nižšou úrovňou pohodlia. "Hmotnosť" produkt vždy vedie, pokiaľ ide o predaj. Vedúce postavenie na trhu kondenzačných kotlov ekonomickej triedy patria kórejským a slovenským spoločnostiam. Ich výrobky sú dvakrát alebo viackrát lacnejšie ako prémiové modely. Ďalšou výhodou tohto zariadenia je jeho prispôsobenie ruským prevádzkovým podmienkam. Lacné zásobníky kondenzátu s jednoduchou funkčnosťou ticho tolerujú prerušenia napájania a pokles tlaku, keď drahá automatizácia prestane fungovať.

Pri posudzovaní Vašich finančných možností je potrebné brať do úvahy nevyhnutné náklady na inštaláciu a uvedenie zariadenia do prevádzky, čo vás tiež bude stáť veľmi, veľmi drahé.

Nesmieme zabúdať, že počas prevádzky kondenzačný kotol šetrí plyn. Táto úspora je však taká iluzívna, že sa investícia čoskoro nevypláca. To znamená, že pred nákupom kondenzačného tepla stojí za to vykonať predbežné posúdenie: či náklady na ušetrené palivo odôvodňujú vysokú cenu zariadenia.

Pozitívny ekonomický efekt akvizície takéhoto kotla by sa mal očakávať len za určitých podmienok - ak je inštalovaný v trvalo navrhnutom novom (čítať "vo výstavbe") dom s organizovaným nízkoteplotným podlahovým vykurovaním. Súčasne veľkosť účinku priamo závisí od priemernej zimnej teploty, t.j. v oblasti, kde je dom umiestnený (princíp je jednoduchý: čím viac tepla je potrebné, tým viac zmyslu v tejto technike).

Vysoké náklady na použitý výmenník tepla

Výmenník tepla je technicky zložitý a nákladný prvok. V prípade jeho zlyhania, vy, ako sa hovorí, "pád pre babičku". Za peniaze, ktoré vynaložíte na nákup nového výmenníka tepla a na zaplatenie za jeho výmenu, môžete ľahko kúpiť nový konvekčný kotol s rovnakým výkonom.

Z toho vyplýva, že je potrebné starostlivo monitorovať stav výmenníka tepla. Opláchnite ho, keď upcháva, bude to veľmi ťažké. Pri inštalácii kondenzačného kotla je potrebné vykonať audit celého vykurovacieho systému - v ňom by nemali byť hrdzavé rúrky a radiátory.

Bezpečnosť výmenníka tepla závisí od kvality použitého chladiaceho média. Voda musí byť mäkká, v opačnom prípade sa rúry rýchlo hromadia vo vnútri. Prítomnosť hrdze vo vode, cudzorodých látkach, soli vápnika a železa je neprijateľná.

Pretože kondenzát obsahuje kyseliny, výmenník tepla musí byť schopný odolať ich účinkom. Najčastejšie sú výmenníky tepla vyrobené zo silumínu a prvotriednej nehrdzavejúcej ocele. Výmenník tepla zo silumínu sa vyrába liatím kovu. Vzhľadom na nižšie náklady na materiál a výrobné technológie sú tieto výmenníky lacnejšie v porovnaní s výmenníkmi tepla z nehrdzavejúcej ocele. Tieto výmenníky tepla však majú nevýhodu - sú menej odolné voči agresívnemu kyselinovému prostrediu.

Nerezové výmenníky tepla sa vyrábajú zváraním jednotlivých častí. Konečné náklady takýchto tepelných výmenníkov sú vyššie ako u silumínových. Lepšie odolávajú kyslému prostrediu a zvyšujú spoľahlivosť zariadenia.

Výmenníky tepla

Nevhodné použitie vo vysokoteplotných systémoch

Sľubovanú účinnosť 108-110% možno dosiahnuť nie vždy - skutočná hodnota závisí od vykurovacieho systému. Existujú dva zásadne odlišné typy vykurovacích systémov - vysoká teplota a nízka teplota. Líšia sa v teplotnom rozsahu chladiva na vstupe a výstupe generátora tepla.

В обычных высокотемпературных отопительных системах соотношение температуры подаваемой воды и воды в обратном контуре обычно составляет 75-80°C к 55-60°C. Система с конденсационным котлом эффективна только в низкотемпературном режиме, т.е. когда соотношение температур подачи и «обратки» составляет 50-55°C к 30-35°C. Такое соотношение идеально, если обогрев жилища осуществляется с помощью теплых полов. В противном случае для согрева помещения потребуется установка дополнительных радиаторов с увеличенной в 2.5-3 раза полезной площадью поверхности, рассчитанных на температуру теплоносителя не выше 50°C.

Эффективность работы конденсационного котла определяется в первую очередь температурой теплоносителя на входе. Объясняется это просто: чем ниже температура воды в обратном контуре, тем интенсивнее происходит конденсация. КПД котла в низкотемпературной системе отопления (температура на входе/выходе составляет примерно 30/50 °C) может достигать тех самых 108-110%. Если же такой котел заставить функционировать в высокотемпературной системе (60/80 °C), то конденсата не будет, и КПД упадет до 98-99% – это больше, чем у обычных конвекционных котлов, но меньше, чем могло бы быть.

Таким образом, если вы хотите извлечь из конденсатника максимальную выгоду, решение о его установке нужно принимать еще на стадии проектирования дома. Если приобретать такой котел для уже существующего дома с уже существующей системой отопления, это означает неизбежную реконструкцию здания с заменой высокотемпературной радиаторной системы отопления на низкотемпературную систему теплых полов (а такой масштабный ремонт – это опять же немалые расходы, и экономический эффект всей затеи теряется).

Сложность утилизации конденсата

Использование конденсационного котла предполагает утилизацию конденсата. Причем образуется последний в немалых количествах – один литр из кубометра сгоревшего газа. Для примера: котел мощностью 25 кВт в час потребляет около 2.8 м 3 газа, т. е. всего за один час его работы выделится чуть меньше 3 л конденсата, за сутки – 70 л.

Напомним, что конденсат – это раствор кислот, а значит, вопрос о том, куда его девать, вовсе не праздный. Хорошо, если ваш дом подключен к централизованной системе канализации. Даже по строгим европейским нормам котлам мощностью до 28 кВт специальной утилизации конденсата не требуется. Предполагается, что такое количество конденсата достаточно разбавляется бытовыми стоками, чтобы не нанести вреда канализационным трубам.

Но что делать владельцам частных домов с автономной канализацией? Выливать в септик нельзя – погибнут полезные (и дорогие) бактерии. Сливать на грунт недопустимо – произойдет засоление почвы, и со временем в этом месте ничего не будет расти. Вывозить на утилизацию 70 литров ежедневно – крайне затруднительно. Выход один – предусмотреть собственную отдельную систему для нейтрализации кислот, содержащихся в конденсате. На Западе, где требования к соблюдению экологических стандартов более жесткие, чем у нас, при установке конденсационного котла автоматически приобретается каталитический нейтрализатор.

Чувствительность к качеству забираемого воздуха

Немаловажный момент, на который стоит обратить внимание, если вы хотите, чтобы ваш котел функционировал нормально – отвод продуктов сгорания и доступ воздуха для горения.

Одно из отличий конденсационных котлов от конвекционных заключается в использовании камеры сгорания закрытого типа. Конвекционные котлы забирают воздух из помещения, конденсационные – с улицы. В первых для насыщения воздушнотопливной смеси кислородом используется естественная циркуляция воздуха (конвекция), во вторых предусмотрен вентилятор, нагнетающий воздух на горелку. Отвод продуктов сгорания в них, кстати, тоже осуществляется принудительно. Циркулируют воздушные массы, как правило, по коаксиальному дымоходу, представляющему собой конструкцию типа «труба в трубе». Забираемый воздух движется по внешней полости дымохода, отводящиеся продукты сгорания – по внутренней.

Из всего этого следует, что конденсатники должны быть очень чувствительны к качеству забираемого воздуха. Наличие заметного количества пыли в воздухе приводит к быстрому износу турбины (вентилятора).

Большое значение для нормального функционирования конденсационного котла имеет не только чистота, но и температура воздуха на улице. Если доступ воздуха в систему осуществляется через коаксиальную трубу дымохода, то, как показывает практика, входной воздушный канал зимой, в морозы, может обмерзать, поскольку температура отводящихся дымовых газов достаточно низкая, и они не способны согреть стенки дымохода. Это приводит к уменьшению поступления кислорода, необходимого для горения топлива, и, как следствие этого, к снижению КПД оборудования.

Чтобы этого не происходило и вам не приходилось периодически отогревать трубы для освобождения их от наледи, расчетом системы, ее монтажом, запуском и настройкой должны заниматься сертифицированные сервисные специалисты. Для настройки параметра, отвечающего за поступление воздуха в количестве, необходимом для сжигания топлива в котле заданной мощности, они используют газоанализатор. Без подобного спецоборудования требуемого КПД от котла не добиться. Кроме того, жителям районов с жесткими климатическими условиями, принимая решение об установке конденсационного котла, следует попросить разъяснений у представителей производителя о возможности эксплуатации подобного оборудования при данном диапазоне местных наружных температур.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Tipy a triky