Одноконтурный и двухконтурный котлы с бойлером косвенного нагрева

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.

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.

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.

Где применяется

Для чего используют устройство – понятно из его названия. Конденсационный котел предназначен для систем отопления частных домов и квартир. В зависимости от оснащенности конструкция может применяться для двух целей:

1. При наличии одного контура котел используется только для нагрева теплоносителя в системе отопления.
2. Если устройство оснащено двумя контурами, то область применения расширяется. В этом варианте исполнения котел применяется и в системе отопления частного дома ил квартиры, и для горячего водоснабжения.

Важно! Установку конденсационного котла лучше доверить профессионалам. Здесь применяется специальная дымоход

Если неправильного его установить, что конденсат будет скапливаться внутри системы и быстро выведет ее из строя.

Проблемы дымохода

Меняем котел, который уже есть, на конденсационный, а дымоход оставляем прежний, чего нам заморачиваться и тратить время и средства. И неправильно совершенно, потому что для конденскотла нужен другой, особенный дымоход из кислотоустойчивых материалов. Ну, можно трактовать такую необходимость и тем, что в материалах должен использоваться свинец или что-то наподобие, такое же, тоже пугающее, только на самом деле все немного проще. Или намного…

Фото: gazplus.ru

На самом деле применять необходимо исключительно керамические или пластиковые дымоходы. Железные – нельзя, а свинцовых вроде бы как не делают. По конструкции дымоходы для конденсационных котлов практически не отличаются от той, что разработана и представлена на всем мировом рынке для простых газовых котлов, имеющих закрытую камеру сгорания. Ведь все равно продукты сгорания будут выбрасываться в принудительном порядке, так что сильных изменений и быть не могло.

Вот! Принудительное дымоудаление дает большие возможности для дополнительного подключения к коаксиальным дымоходам двухтрубные системы. А еще котел можно подключить к системе забора воздуха из комнаты. Кто этим занимается? Есть стандартный стальной дымоход – нате вам в нее конденскотел! Или как еще сейчас модно говорить – жесть! То есть, в жесть, из которой могут быть выполнены дымовые трубы.

Виды оборудования – на всякий случай

Сегодня на рынке отопительного оборудования есть как газовые, так и жидкотопливные бытовые котлы, которые могут иметь конструкцию конденсационных. Они исполняются и в настенных, и в напольных вариантах. Настенные не настолько мощные, они имеют средние показатели в 20 кВт, а напольные – это уже более серьезные агрегаты, которые характеризуются мощностью от 30 и более кВт.

При всем при этом котлы могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными, и предназначаться либо только для отопления, либо для отопления и горячего водоснабжения. Проблемы выбора среди всех типов и видов – актуальна на сегодняшний день, так как именно неправильный подбор оборудования не только повышает его стоимость, но и снижает КПД.

Производители и цены конденсационные котлы

До того, как выбрать тот или иной газовый конденсационный котел, ознакомьтесь с ассортиментом, представленным на современном рынке. Также важен тот факт, присутствуют ли в вашем регионе центры сервисного обслуживания конкретной фирмы. Невзирая на то, что на рынке больше всего германских моделей, справедливости ради ознакомимся с самыми популярными из брендов.

Таблица – Сравниваем популярных изготовителей

Как видим, выбор есть. Но в итоге выиграет тот изготовитель, который представит эффективное оборудование по доступной стоимости. Да, конденсационные котлы пока дорогие, но это всего лишь начало. А их экономия и сегодня весьма неплохая – от 15 процентов.

Газовые конденсационные котлы Buderus Logamax plus GB072

Особенности конденсационных котлов

Исходя из законов физики, необходимо понимать, что хоть незначительные потери тепла в любом случае неизбежны и КПД не достигнет 100%. По сравнению с газовыми котлами, конденсационные котлы характеризуются более высокой экономичностью. Этот показатель у конденсационных котлов выше примерно на 15-20%.

КПД конденсационного котла

Конденсационные котлы оснащены более современными горелками, что снижает на минимум вероятность неполного сгорания топлива. Вместе с отработанными газами выделяется намного меньше вредных веществ и также понижается температура отходящих газов, которая редко превышает отметку 40 градусов. Для таких котлов можно использовать и пластиковые дымоходы, что позволяет сэкономить на данном компоненте отопительной системы. Также уменьшаются затраты на установку дымоходов.

Чаще всего конденсационные котлы бывают настенного типа, однако встречаются и мощные напольные устройства. Такие котлы редко используются для жилых помещений. В основном, их можно встретить в офисных помещениях или на производстве.

Настенный конденсационный котел

Главное отличие от обычных котлов состоит в том, что в конденсационных котлах теплообменник выполнен из материалов, обладающих хорошей устойчивостью к воздействию различных кислот. Обычно такими материалами служат нержавеющая сталь или силумин. За счет высокой кислотности и образуется конденсат, а он вызывает процесс коррозии, если будут использованы такие сплавы, которые применяются для изготовления котлов неконденсационного типа.

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.

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.

Как работает котел?

В ряде стран в качестве устройств отопления разрешены к установке только конденсационные котлы. Их массовый выпуск и установку в домах одной из первых начала Голландия, затем подключилась Британия. В таких странах как США и Канада граждане, установившие конденсационные котлы, всячески поощряются государством различными льготами. Все эти внедрения связаны с тем, что обогревание жилищ с помощью таких устройств является самым перспективным ввиду явных эффективности, экологичности и универсальности процесса.

В обычных котлах появление конденсата — крайне нежелательное явление. Работа же конденсационного котла основана как раз на скоплении паров, образующихся в результате сгорания углеводородов, и их оседании на поверхности.

Топливом для большинства бытовых котлов является природный газ. Во время процесса его сгорания, в соответствии с законами физики, образуется углекислый газ и вода. Испарение жидкости происходит с выделением энергии, поэтому при ее конденсации потерянное тепло возвращается в систему, чем значительно повышает КПД котла.

Принцип работы конденсационного котла

Конденсационный котел специально оборудован устройством для сбора капелек жидкости — теплообменником, собирающим все выделяемое при этом тепло. Отсюда энергия передается технической воде (теплоносителю), которая уже непосредственно поступает в трубы и радиаторы отопления.

То есть принцип работы таков:

• природный газ попадает через горелку в камеру, где происходит его сгорание. Энергия тепла, которая выделяется при этом, нагревает первый теплообменник. Его стенки отдают тепло циркулирующему в системе теплоносителю;
• образовавшиеся при сгорании вещества не выходят сразу в трубу, как в обычных котлах, а попадают во второй теплообменник, где охлаждаются с высвобождением энергии, в последствии тоже идущей на обогрев.

Продуктивность конденсационного котла находится в полной зависимости от того, насколько используется его мощность, то есть чем меньше подается газа в камеру сгорания, тем более полноценна конденсация. Соответственно, тепловой энергии выделяется больше и КПД становится выше.

Плюсы оборудования

Список преимуществ конденсационных котлов очень обширный, что объясняет высокую популярность такой разновидности обогревательных систем. К ключевым плюсам можно отнести:

1. Экономичность. Если сравнивать конденсационные котлы с обычными конвекционными моделями, то они потребляют на 35% меньше топлива, что позволяет существенно снизить расходы на обогрев помещения.
2. Экологичность. Процент сокращения вредных выбросов достигает 70% в сравнении с традиционными газовыми установками.
3. Возможность установки дымоходов из пластика из-за низкой температуры отходящих газов. Пластиковые модели существенно дешевле классических стальных.
4. Тихая работа, которая повышает уровень комфорта проживания в помещении.

Что касается расхода топлива, то он определяется и мощностью оборудования, и нагрузкой, которая возлагается на котел. Чтобы полностью обогреть жилище площадью 250 квадратных метров, вполне подойдет 28-киловатный котел с расходом топлива 2,85 м3/ч. Для сравнения, классические газовые агрегаты будут требовать не меньше 3,25 м3/ч. В результате за шестимесячный период эксплуатации получится экономия средств около 3 тысяч рублей.

Еще один важный плюсом системы — минимальный объем вредных выбросов. Во время сгорания органической топливной смеси происходит образование углекислого газа, который вырабатывает углекислоту. К тому же, в любых топливах присутствуют химические соединения серы, азоты, фосфора и многих других элементов, которые при контакте с водой тоже дают кислоты.

Обычные газовые котлы выбрасывают пары воды с различными примесями в воздух, загрязняя его. У конденсационных установок этот минус отсутствует, т.к. все кислоты не покидают конденсат.

https://youtube.com/watch?v=yTX_HqKvMkY

Суть процесса

Идея заключается в следующих постулатах:

• газ – неоднородный источник тепла, в своём составе он имеет и водяной пар;
• оказывается, при сжигании газа мы выбрасываем наружу не только продукты сгорания, но и этот самый пар;
• и возникает идея – а почему бы этот пар не конденсировать и получающуюся горячую воду тоже не использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления.

Так и было сделано – на свет появились новейшие газовые отопительные котлы конденсационного типа. Котлы, так широко завоёвывающие популярность, что по статистике более 30% всех газовых котлов в Германии именно компенсационные.

Конденсационные газовые котлы отопления имеют очень много всевозможных модификаций, а, учитывая их популярность, модификации часто связаны и с дизайном корпусов таких котлов

Родившись в пору, когда на создаваемые в мире изделия стали предъявляться повышенные требования с точки зрения дизайна, конденсационные котлы разрабатываются с упором и на эту характеристику – все они страшно привлекательно выглядят.

Ну, а то, что скрывается внутри, благодаря такой «двойной очистке» газа и позволяет достичь реального расчётного КПД от 105 до 110%. Другими словами, конденсационные котлы, по сути процесса работы, являются двухконтурными.

Преимущества конденсационных котлов

Среди преимуществ бытовых газовых котлов отопления следующие:

у них максимальный КПД из всех возможных устройств аналогичного назначения – а, значит, вы имеете возможность уменьшить потребление газа при тех же калориях выработанной энергии; по статистике, потребление газа у конденсационных котлов на 15-20% меньше, чем у обычных;

гораздо больший диапазон регулировки температуры теплоносителя – такая регулировка возможна на всех котлах, но работающие с газом и «попутным» паром, имеют максимальный диапазон от 30 до 85 градусов (кстати, такой максимум, как правило, нет необходимости подавать в систему, обычная температура теплоносителя в отопительных системах не превышает и 40 градусов);

меньший выход вредных веществ в атмосферу – газовая смесь сгорает в гораздо большем объёме;

инновационная технология подстегивает и конструкторов, и технологов – все конденсационные котлы изготавливаются по самых передовым технологиям, что обеспечивает им гораздо больший срок службы при тех же нагрузках.

Не составляет труда подобрать конденсационный котёл, который прекрасно впишется в любой дизайн помещения

Из недостатков

Но надо отдавать себе отчёт, что такие котлы имеют и некоторые недостатки, больше житейского плана:

самое главное – они стоят минимум в два раза дороже обычных газовых котлов; и это на сегодняшний день – главный тормоз их массового использования;

во-вторых, такие агрегаты очень привередливы к материалу, из которого сделан дымоход – необходимо использовать только высококачественный пластик и керамику;

в-третьих, требует специального расчёта системы отопления под более низкие внутренние температуры (не выше 70 градусов) – это требование уже выдвигает необходимость конденсирования пара внутри;

в-четвёртых, требуется специальный водовод для вывода наружу, как правило, в канализацию, скопившейся внутри воды (обычно, не более 30 литров в день при постоянной работе котла); тут необходимо отметить, что в той же Германии существуют ограничения на вывод подобной воды в общую канализационную систему;

в-пятых, требует наличия опытного персонала для их установки и сопровождения.

Когда инновация содержания вдруг поддерживается и инновацией формы, то получается вот такая оригинальная конструкция, тоже вполне работоспособная, а главное, всё с тем же КПД под 110%

Несмотря на то, что эти котлы изначально разрабатывать как двухконтурные, существуют и одноконтурные модели. Но самое главное, разработано несколько модификаций конденсационных котлов в зависимости от места их установки.

Конденсационные агрегаты прекрасно вписываются в любую систему отопления, они «дружат» и со всем существующим контролирующим оборудованием и с бойлерами

Существует модификации:

• напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
• настенные газовые котлы отопления – очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.

Чаще применяется более мощные напольные конденсационные котлы, обеспечивающие большие возможности контроля своей работы

Особенности работы

Главный принцип работы конденсационных устройств заключается в передаче воде того тепла, которое образуется при сгорании газа и конденсации пара. Классические газовые агрегаты способны выполнить только первую функцию. Поэтому их КПД меньше.

Модели конденсационных агрегатов работают так:

1. Теплоноситель с температурой, меньшей 57 °С, поступает в конденсационный теплообменник.
2. Угарные газы, охладившись у основной части теплообменника, двигаются дальше, омывают стенки конденсатора, продолжая охлаждаться. Когда их температура становится меньше 57 °С, начинает выпадать конденсат.
3. Капли воды остаются на внешней стенке теплообменника, нагревают ее. Далее подогревается теплоноситель.
4. Подогретая вода движется в основную часть теплообменника, где нагревается до высокой температуры.
5. Нагретый теплоноситель поступает в систему отопления.
6. Охлажденные дымовые газы выходят через коаксильный дымоход.

Во время работы котла направления движений воды и дымовых газов являются встречными.

Впитанное тепло из конденсата повышает КПД конденсационного котла на 11 процентов. В результате этот показатель достигает 108-109%. В голове многих здравомыслящих людей сразу возникает вопрос, а как КПД может быть больше 100%?

Объяснение этого случая является таким: КПД является относительной величиной, которую для газовых устройств высчитывают по нижнему уровню теплоты сгорания. Для такого расчета используют только то количество тепла, которое выделяется при сгорании газа. Однако есть высший уровень теплоты сгорания. Он больше на 11% от нижнего, ведь включает то тепло, которое образуется при конденсации водяного пара. Числа 108-109% получились потому, что за базу сравнения производители взяли КПД по нижнему уровню теплоты сгорания.

Стоит отметить, что разные модели конденсационных устройств могут иметь вышеуказанный КПД только тогда, когда теплоноситель в обратной трубе холоднее 57 °С. Эта температура является точкой росы. При ней водяной пар начинает конденсироваться. Для большего понимания, точка росы может быть разной. Она зависит от влажности и температуры воздуха. Для условий, возникающих внутри газового котла, она составляет 57 °С.

Если же теплоноситель является более горячим, конденсация пара также происходит. Однако она является очень слабой и КПД поднимается не более чем на 4-5%.

Конденсационные котлы классифицируют по двум признакам:

1. Количество контуров.
2. Исполнение корпуса.

По количеству контуров бывают такие виды:

1. Одноконтурные. Они предназначены для отопления дома. В своем составе имеют только один теплообменник. Такие модели могут нагревать воду для ГВС, однако нужно осуществлять подключение бойлера косвенного нагрева.
2. Двухконтурные. С помощью них отапливают дом и подают горячую воду в краны водопроводной системы. Их конструкция дополнена небольшим теплообменником (вместо него может быть накопительный бак или бойлер послойного нагрева ) и трехходовым клапаном, который может изменять режим отопления на режим ГВС и наоборот. Работа этого клапана происходит по такому принципу: теплоноситель может поступать либо в дополнительный теплообменник, либо в систему отопления.

Что касается исполнения корпуса, то конденсационные котельные устройства бывают такими:

Настенные являются наиболее распространенными, ведь позволяют экономить пространство, и их можно монтировать на кухне. Их мощность не бывает больше 120 кВт. Правда, большинство таких агрегатов имеют мощность, меньшую 100 кВт. В их составе не бывает большого бойлера послойного нагрева.

Напольные в отличие от настенных имеют большие габариты, и поэтому их нужно монтировать в отдельной комнате. Другим их признаком является большая мощность. Также строение многих напольных модификаций может включать объемный накопительный бак или бойлер послойного нагрева.

Заключение