Отличия и критерии выбора конденсационных газовых котлов

Устройство и предназначение

Основное предназначение конденсационных отопительных приборов – обустройство отопительной системы в частных домах.

Среди основных элементов конденсационного газового котла отопления следует отметить:

• Устройство, которое предназначено для сбора конденсирующейся жидкости, куда поступает теплоноситель после охлаждения отводимых воздушных масс. Таким образом, пар конденсируется и отдает тепловую энергию воде. Затем конденсат отводится в специальную емкость через сливное устройство.
• Теплообменный аппарат цилиндрической формы с большой теплообменной поверхностью. Это устройство выполняется из материалов, устойчивых к воздействию кислот: «нержавейки» и сплавов алюминия с кремнием. Котлы с большой мощностью имеют пару теплообменных аппаратов.

• Газовая горелка с закрытой камерой сгорания. Есть возможность автоматически менять расход подаваемых газовых и воздушных масс.
• Система контроля и управления.

Для более детального изучения принципа работы конденсационных котлов нужно иметь какое-то представление об обычных котлах. Традиционные котлоагрегаты производят тепловую энергию путем нагрева теплоносителя с помощью тепла, аккумулированного в продуктах сгорания. Температура газов, поступающих в камеру сгорания, составляет не более 200 градусов. Оправдано это тем, что со снижением температуры тяга уменьшается, образуется активный конденсат, ведущий к коррозионному разрушению отопительного оборудования.

Как было сказано, конденсационные нагревательные аппараты имеют один двухступенчатый или два раздельных теплообменных аппарата. Начальная ступень работает по тому же принципу, что и в теплообменных аппаратах классических отопительных агрегатов. Газы разложения поступают в теплообменный агрегат, называемый конденсационным.

В данном случае пар, имеющийся в газах разложения, охлаждается и конденсируется до наступления жидкой фазы. Выделившееся в процессе тепло передается теплоносителю. Таким образом, в конденсационных аппаратах определенная часть затраченной энергии возвращается для возможности повторного ее использования.

Тепло, которое обычно выводится классическими агрегатами в атмосферу, в конденсационном аппарате используется для повышения их коэффициента полезного действия. Конденсационные газовые котлы выпускаются в двух вариантах: напольные и настенные аппараты, однако конструктивными особенностями они схожи между собой.

Поскольку отопительные агрегаты конденсационного типа оснащаются закрытыми камерами сгорания, отработанные газы из них выводятся принудительным путем. Объясняется это тем, что у отработанных газов относительно невысокая температура, а дополнительный теплообменный агрегат позволит увеличить сопротивление транспортировки выводимых продуктов. Как следствие, естественной тяги недостаточно для вывода продуктов, для чего и используется принудительный способ.

Воздух в камеру сгорания подается под повышенным давлением при помощи турбины, что обеспечивает полное удаление из камеры отработанных газов. Вследствие этого отпадает необходимость обустраивать котлы дымоходами, поскольку продукты выводятся из помещения по приточно-отводному каналу. Конденсационные котлы можно устанавливать в помещениях без дымоходов, а также в зданиях с короткими дымоходами, чтобы образовалась определенная тяга.

Недостатки конденсационных котлов. Основные компоненты

Естественно, как и любая другая техника, имеют конденсационные недостатки. Конденсационные котлы, недостатки:

• стоимость. Конденсационные газовые котлы в среднем на 50% дороже обычных газовых котлов;
• необходимость установки отдельного резервуара для конденсата. В этих котлах конденсат нельзя сливать в септик, потому как он сразу убьёт все бактерии в септике. Поэтому придётся установить специальный резервуар определенного объема;
• неэффективность при очень низких температурах.

Эти недостатки конденсационных газовых котлов обязательно стоить учесть перед их покупкой и установкой. Перед приобретением нужно узнать, что такое конденсационный газовый котел, принципы работы и, уже, зная все плюсы и минусы, можно сделать свой выбор либо в сторону экономичности, либо в сторону качества и эффективности.

В любой стране, имеющей четко выраженный холодный период, проблема обогрева жилья является одной из основных для обеспечения комфортных условий проживания…. Экономить энергию стремятся все: производители автомобилей, бытовой техники, окон и дверей. Инженеры работают над технологиями, способными сохранить тепло в доме,…

Энергосберегающие технологии и экономное использование с максимальной эффективностью энергоресурсов становятся все более актуальными темами. Конденсационные котлы — это результат применения последних уникальных технологий в технике используемой для отопления. Они имеют самый высокий КПД – на 15-17% выше, чем у обычных атмосферных котлов, срок службы длительнее в 2 — 3 раза, широкий диапазон мощностей (до 100 кВт и более).

Благодаря своей эффективности конденсационные котлы имеют высокую популярность в Европе, например в Германии 70% отопительных котлов составляют конденсационные.

В газовом котле прямого горения, передача тепловой энергии теплоносителю происходит путем нагрева теплообменника газовой горелкой в которой происходит процессе сгорания газа. Одним из составляющих образующихся в процессе сгорания газов, являются пары воды, которые в свою очередь появляются в результате сгорания водорода, присутствующем в природном газе. Часть водяных паров из отопительного котла вместе с дымогарными газами выходят через дымоход в атмосферу, а часть в виде конденсата отводится через конденсационную трубку дымохода (обычно в санузел).

В газовых котлах прямого горения конденсация – негативный фактор, в конденсационных котлах процесс конденсации водяных паров – главное условие на котором основана работы котла.

Устроен таким образом, что водяные пары имея температуру от 130 до 150 °C охлаждаются теплоносителем из обратной линии системы отопления до температуры ниже 57°C. Именно при такой температуре происходит конденсация воды, а скрытая тепловая энергия от процесса конденсации передается самому теплоносителю и добавляется к теплоте, полученной в результате сгорания природного газа. Как видно, для обеспечения процесса конденсации водяного пара задействуется теплоноситель обратной линии отопительной системы.

Достичь максимального КПД конденсационного котла удается при температуре в обратной линии 50 – 30 °С. В процессе конденсации образуется слегка кислая среда, 3-5 pH, поэтому материалы из которых изготовлены узлы котла, используемые в зонах увлажнения должны быть устойчивые к кислотности. В зонах высокой температуры наиболее часто используются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь, в области низких температур наиболее экономически эффективными являются пластмассы (например полипропилен).

Теплообменники конденсационных котлов изготовлены с использованием нержавеющей стали и алюминия, оснащены системой сбора и отвода конденсата, а также нагнетающим вентилятором со ступенчатой системой мощности. Управляя числом оборотов вентилятора достигается оптимальное соотношение воздуха и газа для процесса горения и достигать высокого КПД. Для эффективного процесса сгорания газа применяются энжекционные горелки с модуляцией пламени. Удаление продуктов горения газов происходит принудительно через коаксиальную трубу. Температура дымогарных газов составляет 40-50 °C

Реальное положение вещей

Устройство котла

Итак, конденсационные газовые котлы экономичнее — здесь спору нет. Но за эту экономию все равно придется заплатить хотя бы один раз. Эти модели раза в полтора дороже традиционных. Это первое.

Второе

Хотелось бы обратить ваше внимание на некоторые позиции, которые на первый взгляд в глаза не бросаются. И даже некоторые специалисты не всегда обращают на них внимание. К примеру, конденсационный котел — это настенный вариант — по показателю мощности находится в диапазоне 20–110 кВт

Традиционные агрегаты настенного типа имеют более скромные показатели — максимум до 36 кВт

К примеру, конденсационный котел — это настенный вариант — по показателю мощности находится в диапазоне 20–110 кВт. Традиционные агрегаты настенного типа имеют более скромные показатели — максимум до 36 кВт.

Вы можете себе представить, что небольших размеров конденсационный аппарат двухконтурного типа способен обеспечить теплом и горячей водой для хозяйственных нужд большой частный дом? К примеру, общей площадью 800 м². Если использовать традиционный отопительный агрегат, то только напольного типа.

Уже исходя из этого можно сопоставить стоимость двух моделей. Она практически выравнивается. Но плюсов у конденсационных моделей гораздо больше:

• Экономия топлива.
• Уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
• Эффективность работы оборудования.
• К тому же под них нет необходимости выделять отдельное помещение для организации котельной, как это обычно происходит с напольными агрегатами.

Самое главное, что эффективность работы прибора зависит от того, насколько интенсивно пользуются им. Ведь чем меньше температура теплоносителя в обратном контуре, тем полноценнее конденсация во вторичном теплообменнике, тем больше выделяется тепловой энергии, и тем выше становится коэффициент полезного действия оборудования. Вот почему этот вид отопительных приборов более рентабелен в так называемых низкотемпературных системах отопления — теплые полы как пример.

Схема котла газового

Но в реальности российские условия эксплуатации совершенно иные, чем в той же Европе. Например, когда температура за окном минус 20–50С, надо повысить температуру теплоносителя. Сделать это можно, лишь увеличив расход топлива, потому что основной источник тепловой энергии — это сжигаемый газ. А это значит, что температура теплоносителя в обратном контуре не опустится ниже 60С. При таком показателе нельзя говорить о конденсации влажных паров. То есть установленный вами конденсационный газовый котел начинает работать, как обычный. Так стоит ли приобретать такое дорогое устройство?

Однако не будем умалять достоинств конденсационных моделей. Даже при работе в таком режиме они экономичнее традиционных. Правда, на первый взгляд экономия не очень большая — до 5%, но если пересчитать на годовой расход газа, то сумма получится внушительной. К тому же конструкция котла устроена таким образом, что даже при максимальном падении давления газа в трубной магистрали он будет продолжать работать. Эффективность, если и упадет, то незначительно.

Как устроено оборудование?

С принципом работы отопительной системы выходит, что конструкция котла имеет два теплообменника: основной и дополнительный (или вторичный). Основное устройство функционирует стандартно и нагревается за счет используемого газа. Основная часть тепла образуется именно в этом теплообменнике. Что же касается второго – дополнительного теплообменника, то он работает на энергии паров воздуха, которые конденсируются на оборудовании.

Если с основным прибором все просто, то конденсационное устройство имеет сложную структуру. Так как температура паров незначительная, а тепла необходимо отобрать достаточное количество.

Существует ряд технических моментов, которые позволят достигнуть максимального эффекта:

• К теплообменнику присоединяются спиралевидные ребра для того, чтобы увеличить поверхность для отбора температуры.
• Для интенсивного отбора тепла можно использовать полости, которые имеют разный диаметр сечения.
• На обратный контур конструкции котла можно вмонтировать вторичный теплообменник.

При этом, компании-производители конденсационных котлов оборудуют в конструкции только лучшие горелки, благодаря которым газ и воздух оптимально и эффективно взаимодействуют.

Популярные марки

Решив приобрести данный тип теплогенератора, лучше обратить внимание на современные надёжные модели известных (Германия)

Настенные конденсационные котлы нового поколения мощностью от 20 до 42 кВт, воплотившие в себе последние разработки в мире теплотехники. Имеют отличные рабочие характеристики и современный дизайн:

• Нормативный КПД — 109%;
• Для изготовления фронтальной панели используется ударопрочное стекло «Titanium glass»;
• Высокоэффективные долговечные теплообменники WB5 и WВ6 из сплава алюминия ALU plus;
• Встроенный насос с энергоэффективностью класса А;
• Горелка с повышенной экономичностью, диапазон модуляции — 1:8;
• Автоматика «Buderus Logamatic ВС 25» с возможностью интеграции дополнительной автоматики для расширения функционала;
• Наличие погодозависимого режима (работа горелки относительно наружной или внутренней температуры);
• Перенастройка на сжиженный газ;
• Работа на антифризе;
• Патрубок для коаксидального дымохода 80/125;
• Возможность дополнения автоматикой «Buderus Logamatic TC100» или «Logamatic web KM200» для управления работой котла через интернет;
• Класс энергоэффективности — А.

Модели котлов «Buderus»

Имеются двухконтурные и одноконтурные модели. К последним можно подключить бойлер косвенного нагрева.

Цена – от 88000 рублей.

«Viessmann Vitodens 100-W» (Германия, Турция)

Модели данной линейки являются хорошим сочетанием высокой эффективности, надёжности и цены.

Выпускаются мощностью от 19 до 35 кВт.

Котлы «Viessmann Vitodens 100-W», работающие на сжиженном и магистральном газе, идеально подходят для отопления частных домов и офисных помещений:

• Номинальный КПД — 108%:
• Экологичность;
• Теплообменник с повышенной стойкостью к коррозии выполнен из нержавеющей стали;
• Высокая экономичность достигается регулировкой числа оборотов вентилятора;
• Стальная моделируемая горелка цилиндрической формы;
• Электронный блок системы управления;
• Пластинчатый теплообменник ГВС;
• Перенастройка на сжиженный газ;
• Системы защиты от блокировки, перегрева, замерзания;
• Интегрированный расширительный бак;
• Цифровые, аналоговые термостаты на выбор;
• Доступность обслуживания с фронтальной стороны;
• Можно подключить бойлер косвенного нагрева.

  Котлы «Viessmann» подходят для отопления частных домов и офисов

Цена моделей, работающих на сжиженном газе — от 76000 рублей.

Цена моделей, работающих на магистральном газе — от 96500 рублей.

«Vaillant ecoTEC plus VU OE» (Германия)

Данный модельный ряд одноконтурных котлов отличается экологичностью и экономичностью. Мощность выпускаемых агрегатов — 30–65кВт.

Идеальный вариант для низкотемпературных систем отопления:

• Номинальный КПД — 108%;
• Моделируемая горелка с широким диапазоном 28–100%;
• Первичный и конденсационный теплообменники изготовлены из нержавеющей стали с повышенной стойкостью к коррозии;
• Экологичность;
• Автоматический воздухоотводчик;
• Двухступенчатый циркуляционный насос с автоматическим переключением;
• Вентилятор с регулируемым числом оборотов;
• Интегрированный расширительный бак;
• Сифон для вывода конденсата;
• Система для повышения эффективности конденсационного теплообменника «Agua-Kondens»;
• Электронное зажигание;
• Система контроля пламени;
• Встроенный коммутационный модуль для интерфейса;
• Дымоотводящий патрубок 60/100 мм.

Для системы ГВС подключают бойлер косвенного нагрева.

Все модели «Vaillant» имеют степень защиты IPX4D.

Цена — от 91500 рублей.

«Baxi Duo-Tec Compact» (Италия)

Линейка представлена одноконтурным котлом мощностью 24 кВт и двумя двухконтурными мощностью 24 и 28 кВт.

Отличаются внедрёнными прогрессивными технологиями, простотой монтажа, эксплуатации и обслуживания при небольшой цене:

• Номинальный КПД — 109%;
• Перенастройка на сжиженный газ;
• Первичный и вторичный (двухконтурные) теплообменники изготовлены из нержавеющей стали AISI 316L;
• Стальная горелка с модулирующим коэффициентом 1:7;
• Система контроля пламени с ионизатором;
• Циркуляционный насос с высоким энергосбережением;
• Встроенный воздухоотводчик-автомат;
• Электрический трёхходовой клапан (во всех моделях);
• Режим работы относительно встроенной погодозависимой автоматики;
• Управление отдельными разнотемпературными зонами;
• Системы защиты от перегрева, замерзания, блокировки;
• Датчик NTC, контролирующий уровень загрязнения отработанных газов;
• Самодиагностируемая электроника.

К одноконтурной модели при необходимости подключают бойлер косвенного нагрева.

Газовый котёл «Baxi Duo-Tec Compact»

Цена — от 50500 рублей.

Описанные модели завоевали популярность экономичностью, безупречностью, надёжностью работы.

Принцип работы конденсационного котла

Конденсационный котел является младшим братом самого обычного газотопливного конвекционного котла. Принцип действия последнего крайне прост, а посему понятен даже людям, плохо разбирающимся в физике и технике. Топливом для газового котла, как следует из его названия, служит природный (магистральный) или сжиженный (баллонный) газ. При сгорании голубого топлива, как впрочем и любой другой органики, образуется углекислый газ и вода и высвобождается большое количество энергии. Выделяющееся тепло идет на нагрев теплоносителя – технической воды, циркулирующей по системе отопления дома.

КПД газового конвекционного котла составляет ~90%. Это не так уж и плохо, по крайней мере, выше, чем у жидко- и твердотопливных теплогенераторов. Однако люди всегда стремились максимально приблизить этот показатель к заветным 100%. В связи с этим встает вопрос: куда же деваются остальные 10%? Ответ, увы, прозаичен: вылетают в трубу. Действительно, продукты сгорания газа, покидающие систему через дымоход, разогреты до очень высокой температуры (150-250°C), а значит, потерянные нами 10% энергии расходуются на обогрев воздуха за пределами дома.

Ученые и инженеры давно искали возможность более полной рекуперации тепла, однако способ технологического воплощения их теоретических разработок был найден лишь 10 лет назад, когда был создан конденсационный котел.

В чем его принципиальное отличие от традиционного конвекционного газотопливного теплогенератора? Отработав основной процесс сжигания топлива и передачи значительной части выделенного при этом тепла теплообменнику, конденсатник доостужает газообразные продукты сгорания до 50-60°C, т.е. до точки, когда начинается процесс конденсации воды. Уже этого достаточно для того, чтобы существенно увеличить КПД, в данном случае – количество тепла, переданного теплоносителю. Однако и это еще не все.

Традиционный газовый котел

Конденсационный газовый котел

При температуре 56°C – в так называемой точке росы – вода переходит из парообразного состояния в жидкое, иными словами, происходит конденсация водяного пара. При этом выделяется дополнительная энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах теряемая вместе с улетучивающейся парогазовой смесью. Конденсационный котел способен «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю.

Производители теплогенераторов конденсационного типа неизменно обращают внимание своих потенциальных клиентов на необычайно высокий КПД выпускаемых ими устройств – выше 100%. Как такое возможно? На самом деле никакого противоречия канонам классической физики здесь нет

Просто в данном случае применяют иную систему расчетов.

Часто, оценивая КПД отопительных котлов, подсчитывают, какая часть выделившегося тепла передана теплоносителю. Тепло, «отбираемое» в обычном котле, и тепло от глубокого охлаждения дымовых газов дадут в сумме 100% КПД. Но если добавить сюда еще и тепло, выделившееся при конденсации пара, мы получим ~108-110%.

С точки зрения физики такие вычисления не совсем верны. При расчете КПД нужно учитывать не выделившееся тепло, а полную энергию, высвободившуюся в процессе горения смеси углеводородов заданного состава. Сюда войдет и энергия, затраченная на перевод воды в газообразное состояние (впоследствии выделившаяся в процессе конденсации).

Из этого следует, что коэффициент полезного действия, превышающий 100%, это всего лишь хитрый ход маркетологов, эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчета. Тем не менее, следует признать, что конденсатнику, в отличие от обычного конвекционного котла, удается «выжать» из процесса сгорания топлива все или почти все. Положительные моменты очевидны – более высокая эффективность и снижение потребления ископаемых ресурсов.

Это интересно: Как проводить обслуживание газовых котлов, чтобы они долго прослужили?

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.

Как устроены газовые котлы

Основные узлы газового котла

Принципиальная схема устройства газового котла отопления, практически, идентичная для большинства модификаций. Это значит, что главные блоки, из которых собираются котлы и принцип работы газового котла отопления у них одинаковые:

1. Газогорелочное устройство, выполнено в виде перфорированной прямоугольной конструкции. Внутри которой расположена форсунка. Через нее поступает газовое топливо для сжигания в топочной камере. Эффективность горения обеспечивается благодаря равномерному распределению топлива по всей поверхности горения.
2. Теплообменный аппарат – стальной короб с развитой трубной поверхностью нагрева. При сгорании газа, выделяющееся тепло нагревает стенки теплообменника, по внутреннему контуру которого протекает греющий теплоноситель. От соприкосновения с горячими поверхностями, бойлер нагревает воду, которая позже отдает свое тепло в отопительной системе. В одноконтурных котлах размещен один теплообменный аппарат, для контура отопления. В двухконтурном — два, в том числе теплообменник ГВС.
3. Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
4. Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
5. Дымоходы и комплектующие. Требования к дымоходам для газовых котлов определены правилами СНИП. В котлах атмосферного открытого типа, они подключаются к дымоходам, работающим с естественной тягой.

Наличие вспомогательных узлов в котле, отличает его от газовой колонки. Устройство напольного газового котла отличается от настенного, более мощными габаритами и весом, в связи с тем, что в их конструкцию обычно входит накопительная емкость для горячей воды.

Блок автоматики управления и защиты, предназначен для регулирования режимами котла в зависимости от температуры внутреннего/наружного воздуха и защиты агрегата, при создании аварийных ситуаций.

Например, высокое давление газа или теплоносителя, отрыв газового факела, утечка воды, высокая температура греющего контура отопления или ГВС. Ее работа основывается на использовании первичных датчиков — термопары газового котла и работы трехходового клапана.

Двухконтурный котел

Двухконтурный газовый агрегат отличается от одноконтурного котла тем, в его конструкции размещен не один теплообменник для отопления, а два — первичный и вторичный.

Принцип действия двухконтурного котла

Первый размещен непосредственно в зоне сгорания газа. Его цель состоит в подогреве отопительного теплоносителя. Вторичный выполняет работу по нагреву горячей воды.

Необходимо обозначить, что функционировать синхронно в 2-х режимах двухконтурный газовый котел не имеет возможности. Это объясняет присутствие в его системе трехходового клапана, который при открытии крана горячей воды на смесителе отправляет теплоноситель в контур ГВС.

Устройство газовой горелки для котла

Горелочное устройство газового котлоагрегата классифицируется по следующим типам:

1. Одноуровневая, способна работать только в двух вариантах — Стоп/Пуск. Несмотря на низкую рентабельность и пониженный ресурс использования, обладают популярностью из-за несложной конструкции и низкой цены.
2. Двухуровневая, обеспечивает работу котла на двух режимах – 50/100 %. Ее достоинства ощущаются в переходной отопительный период, поскольку для обогрева жилья нет нужды использовать устройство на всю мощность.
3. Модулируемая — умная система регулировки режимами котлоагрегата, которая способна самостоятельно выполнять настройку работы в диапазоне 20-100 %. Такая система обеспечивает эффективную и продолжительную работу котла. При этом его цена на порядок выше обычных отопительных аналогов с одно и двухуровневыми горелочными устройствами.

Кроме того горелки подразделяются на установки открытого и закрытого типа. При первом варианте воздух, нужный для процесса горения газа, прибывает непосредственно из комнаты, в которой располагается котлоагрегат. Воздух для закрытой топки поступает через коаксиальный дымоход с применением вентилятора для его забора из атмосферы.