Конвекционный и конденсационный газовый котел: в чём отличие

Визуально отопительные газовые установки двух групп неотличимы. Их устройство практически идентично: корпус, горелка, теплообменник, камера сгорания и ряд иных конструктивных элементов. Однако реализованное в конденсационных котлах инженерное решение несколько изменило технологию нагрева воды. Это и дает ряд преимуществ таким моделям.

Конденсационные котлы

Что новенького предлагают нам производители? Наверное, тема номер один — это пресловутые котлы конденсационного типа. Такое оборудование сейчас выпускается всеми ведущими производителями и очень популярно в Европе. Можно сказать, что традиционные котлы конвекционного типа там рассматриваются как устаревшие, и их полная замена лишь вопрос времени. Секрет заключается в том, что КПД конденсационных котлов может быть на 10–15 % выше, чем у конвекционных, за счёт чего затраты при покупке более дорогих конденционников окупаются в Европе за 4–5 лет. Плюс к этому вы получаете экологически более чистое оборудование, поскольку выброс вредных веществ в атмосферу у конденсационных котлов небольшой, в несколько раз ниже, чем у моделей традиционного типа.

Покупатели постепенно стали понимать, что затраты на приобретение конденсационного котла должны компенсироваться высоким КПД этого устройства.

Увеличение КПД обеспечивается за счёт конденсации паров, содержащихся в дымовом газе вместе с продуктами сгорания. Дым охлаждается на вторичном теплообменнике (на него подаётся теплоноситель из обратной линии системы отопления) примерно до 55–57 °С, водяные пары конденсируются на теплообменнике, при этом и выделяется дополнительная энергия, дающая прибавку КПД. Режим конденсации будет работать только в условиях, когда температура теплоносителя в обратке не превышает 57 °С и наибольшая эффективность достигается при низких (30–35 °С) температурах теплоносителя в обратке.

Почему стоимость конденсационных котлов заметно выше обычных? Во-многом это связано с материалами, из которых изготовлен теплообменник. Образующийся конденсат содержит кислоты и другие агрессивные химические соединения, которые способны за короткое время полностью вывести из строя, скажем, теплообменник из чугуна (неслучайно температура дымовых газов в конвекционных котлах специально поддерживается на выходе не ниже 140–160 °С). Эти детали в конденсационных котлах изготавливаются из нержавеющей стали и аналогичных, достаточно дорогих материалов.

В России число продаж конденсационных котлов растёт, но темпы невысокие — едва ли объём их продаж составляет более 5 % от всего рынка. Причина отсутствия интереса заключается в низкой стоимости газа: в некоторых странах Европы он обходится потребителю в 5–6 раз дороже, чем в России. Соответственно, и срок окупаемости таких котлов в России получается слишком большой, подчас более 10 лет, которые составляют весь расчётный срок службы самого котла. Кроме того, конструктивно конденсационные котлы устроены так, что наиболее высокий КПД у них достигается при небольших, «европейских» морозах, а при сильных (–20…–25 °С) он снижается, и разница между КПД конденсационного и конвекционного котлов становится небольшой, где-то около 5 % (и срок окупаемости становится совсем уж «неприличным»).

Применение конденсационных котлов особенно актуально в системах с низкими температурными режимами (например, тёплыми полами).

Читайте также:  Бойлерная в частном доме: основные требования и нормы обустройства

Но думается, что с конденсационными котлами произойдёт та же история, что и с энергосберегающими лампочками. Газ будет в цене расти, оборудование — наоборот, дешеветь, и мало-помалу все пользователи перейдут на более экономичную технику. Поэтому, строя новый дом, лучше сразу закладывать в проект возможность размещения конденсационного котла: как обустроить подвод воздуха к котлу для нормальной работы и нейтрализацию конденсата, образующегося в процессе эксплуатации.

Принцип работы

Конвекционные котлы

Повышение температуры теплоносителя для отопительной системы и поддержание ее на требуемом уровне, приготовление горячей воды для собственных нужд (ГВС) обеспечивается пламенем горелки. Существенный недостаток данного (конвективного) способа в том, что часть тепловой энергии тратится нерационально – уходит в атмосферу, через дымоход. Его коаксиальная версия проблему несколько нивелирует, но не настолько, чтобы говорить о значительной экономии.

У всех конвекционных котлов имеется и еще один недостаток, о котором рядовой пользователь может и не знать. Работа установки на пониженном режиме приводит к «охлаждению» продуктов сгорания. И если их температура упадет ниже 55±50С (зависит от модификации), то газы начинают конденсировать на стенках дымохода, камеры. Агрессивные химические соединения, содержащиеся в капельках жидкости, не лучшим образом влияют на металлы. Как результат – снижение ресурса котла и внеплановый ремонт.

Особенно явно это выражается в случаях, когда монтаж дымохода, да и всего контура отопления (с целью экономии) делается собственноручно – неизбежны отступления от требований СНиП, производителя котельного оборудования, а то и прямые их нарушения.

Конденсационные котлы

В таких установках тепловая энергия для нагрева воды используется по максимуму. Она выделяется не только в результате сгорания топлива; содержится и в паре (он имеет высокую температуру), уходящем вместе с газами через трубу наружу. Реализовано все просто и оригинально: конденсационные котлы оснащаются водяными экономайзерами. По сути, еще один теплообменник.

Его назначение описывается кратко: для обеспечения конденсации паров на своих стенках и перенаправления полученной энергии на конкретные цели. В суммарном выражении при сгорании той же «дозы» топлива ее получается значительно больше. Этим повышается эффективность работы котельного оборудования на системы (ОВ или ГВС), в зависимости от режима.

Практика подтверждает теоретические расчеты: экономия газа на обогрев строения может достигать 35%. Следовательно, расходы по статье «отопление» (ГВС) снижаются.

В чем отличие в практическом плане? Для нормального функционирования отопительной системы с включенным в схему конвекционным котлом нужно обеспечить минимальную разницу температур на его выходе и входе (в линии обратки). Несоблюдение данного условия чревато температурным перекосом в теплообменнике. К чему приводит поступление холодного теплоносителя в горячий металлический корпус прибора, пояснять не нужно. Это одна из причин быстрого выхода оборудования из строя, особенно при самостоятельном проектировании системы и монтаже.

С котлом конденсационным все иначе. Охлажденная вода, поступающая по обратке в экономайзер, подогревается тепловой энергией, выделяющейся при конденсации паров. В основном теплообменнике ее температуру нужно всего лишь поднять до требуемого значения. Выгоду понять несложно: традиционный (конвекционный) газовый котел характеризуется КПД порядка 90%. То есть 10 в прямом смысле «улетает» через дымоход. В конденсационной установке и эти проценты используются для нагрева воды (ОВ или ГВС) в теплообменнике. Потому их КПД достигает 98%.

Особенности конструкции

Поскольку выпадающий конденсат содержит примеси кислот, теплообменники для отопительных агрегатов выполняются из нержавеющей стали. Теплоноситель из обратного трубопровода подводится к змеевику, его витки образуют кольцо, внутри которого располагается газогорелочное устройство. В идеале оно тоже имеет цилиндрическую форму, отверстия форсунок расположены по всей поверхности горелки и пламя распространяется во всех направлениях. Таким способом прогревается весь змеевик, водяной пар активно конденсируется на первой половине витков, где теплоноситель имеет низкую температуру.

Читайте также:  Честно обо всех плюсах и минусах газовых каминов

Для выпадения конденсата требуется температура 59 ºС и ниже. В системах отопления температура воды в обратном трубопроводе колеблется от 30 до 60 ºС, что вполне приемлемо. Схема основных узлов, из которых состоит настенный газовый конденсационный котел, представлена на рисунке.

Камера сжигания – закрытого типа, с принудительным нагнетанием воздуха для горения. Поскольку вентилятор – самый шумный элемент конструкции, для конденсационных установок используются малошумящие модели, звук их работы практически не слышен. Воздух втягивается по наружному каналу двустенного коаксиального дымохода. Одновременно навстречу ему по внутреннему каналу выходят дымовые газы, отдавая тепло через металлическую стенку. Температура газов на выходе из конденсационного котла – менее 100 ºС.

Устройство

Итак, понятно, что в конструкции конденсационного газового котла два теплообменника. Первый работает по стандартному принципу, то есть обогревается за счет сгораемого топлива. Именно на нем и происходит основной отбор тепловой энергии. Второй, который носит название конденсационного, отбирает вторичную энергию конденсируемых влажных паров воздуха.

Конструкция конденсационного теплообменника достаточно сложна. Ведь температура отходящих газов и конденсата не очень большая, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы как можно больше отобрать тепла.

Есть несколько технических решений, которые помогают добиться желаемого результата:

  • Увеличение площади отбора температуры. Для этого к теплообменнику привариваются ребра в виде спиралей.
  • Используются внутренние полости с разным сечением. Это позволяет интенсивно отбирать тепловую энергию за счет уменьшения объема проходимого потока теплоносителя.
  • Устанавливается вторичный теплообменник на обратный контур отопительной системы. Таким образом достигается быстрая конденсация влажных паров отводящих газов за счет снижения точки росы. Получается, что в нагревательный газовый котел теплоноситель поступает уже подогретым. А это влияет на уменьшение расхода топлива и эффективность работы самого агрегата.

Если рассматривать принцип работы агрегата данного вида с позиции традиционного котла, то в нем происходит своеобразная рекуперация, которая обычно используется в системах кондиционирования зданий.

Хотелось бы добавить, что в конструкцию конденсационного газового котла производители устанавливают только высокотехнологичные горелки, с помощью которых достигается оптимальное смешивание магистрального газа и воздуха. Это опять-таки повышает эффективность работы газового аппарата.

Плюсы конденсационного агрегата

Настенный газовый конденсационный котел Buderus

К чему все это приводит, если сравнивать традиционные и конденсационные газовые котлы?

  1. Экономичность потребления топлива газового конденсационного котла на 20% выше, чем традиционного.
  2. Выброс угарных газов и других продуктов сгорания меньше практически на 70%.

Вот, что удивительно. Принцип работы котла и его устройство были изобретены около столетия назад. Но только сейчас его использование стало возможным. Дело в том, что металлические узлы и конструкции прибора не могли долго выдерживать серьезные нагрузки, связанные с процессом конденсации влажных паров и высокой температурой.

Читайте также:  Дымоходы для газовых котлов: устройство и схемы подключения

В настоящее время эти проблемы решены за счет использования в котлах коррозионостойких материалов. Ведь образующийся конденсат является химически активным веществом, который за короткий срок действия выводит из строя любые прочные материалы. Поэтому в котлах данной модели применяются или нержавейка, или силумин — сплав из алюминия и кремния.

Если говорить о внешнем отличии двух моделей, то неопытному человеку сделать это будет сложно. Но конденсационные газовые котлы — это настенные агрегаты с закрытой камерой сгорания. Кто имеет представление, о чем идет речь, поймет, сколько достоинств добавляется только за счет этих двух показателей.

Достижение максимальной эффективности

Конденсат от продуктов сгорания, который в традиционных газовых котлах является проблемой, необходим для более эффективной работы конденсационного котла. Пар превращается в конденсат при температуре меньше 50 градусов. И чем ниже температура, тем активнее происходит этот процесс.

Это означает, что максимальной экономии можно достичь, если в системе будет температура 30-50 градусов. Для сравнения обычная температура воды для отопления около 75 градусов. Восполнить недостаток температуры можно, установив большее количество радиаторов. Чтобы достичь максимальной экономии важно не только заменить отопительное оборудование, но и продумать модернизацию всей системы отопления.

Если же температура воды в системе поднимается выше, то эффективность обогрева приравнивается к обычным газовым котлам.

Особенности конденсационных моделей

Принцип работы конденсационных котлов таков, что для эксплуатации нужна маленькая вилка температур между подачей и обраткой. Значит, исходная температура теплоносителя должна быть не слишком высокой. Поэтому считается, что наиболее эффективное использование таких моделей – теплые полы.

Как и простой газовый котел, конденсационный существует в напольном и настенном исполнении. Преимущество напольного — более высокая мощность, настенного — компактность. Мощность агрегата подбирается из расчета 1 киловатт на 10 квадратов плюс 10 % запаса.

Для маленького дома котел с высокой мощностью не нужен. Компактную и экологичную настенную модель можно повесить в кухне, не потребуется отдельная комната под котельную.

Настенные и напольные газовые котлы

Отличия моделей по способу их установки определяются в первую очередь их мощностью. Для небольших дачных домов или квартир с индивидуальным отоплением вполне достаточно настенного котла и его производительности. В то же время мощный агрегат с чугунным теплообменником может быть только в напольном варианте.

Преимущества настенных котлов

  • Компактные размеры и небольшой вес.
  • Сравнительно невысокая цена.
  • Аккуратный монтаж, который может быть успешно реализован в жилом доме.
  • Многофункциональность.
  • Широкий выбор моделей.
  • Возможность выбора двухконтурной модели.

Недостатки

  • Энергозависимость (при отключении электричества автоматика полностью отключает котёл). Вариантом выхода из положения для районов с частыми проблемами в электроснабжении может стать покупка источника бесперебойного питания.
  • Сравнительно невысокие показатели тепловой мощности.
  • Сложности в обслуживании и ремонте.

Преимущества газовых котлов напольной конструкции

  • При использовании в составе конструкции теплообменника, выполненного из чугуна, срок службы напольного газового котла может превысить 30 лет.
  • Простая в обслуживании и ремонте конструкция.
  • Высокая надёжность.
  • Энергонезависимость.
  • Возможность отопления большой площади.

Недостатки напольных котлов

  • Сравнительно большие габариты.
  • Сложности в монтаже оборудования в жилом доме.
Dartshouse - точечный ремонт вашего дома