Чем отличается конденсационный котел от конвекционного

Развитие производства газовых котлов отопления не стоит на месте. Разработан газовый котел с улучшенным принципом работы, что позволило увеличить его коэффициент полезного действия (КПД). Внешне конвекционные и конденсационные котлы практически неотличимы. Конденсационные котлы в 1,5-2 раза дороже конвекционных котлов. Это доплата за более высокую производительность (до 20%) и меньший расход топлива, благодаря дополнительному теплообменнику, встроенному в котел.

Конвекционные и конденсационные газовые котлы: различия

Газовые котлы по эффективности сжигания топлива подразделяются на два типа:

  • конвекционные агрегаты – это традиционная модель газового котла;
  • конденсационные – это агрегаты новой технологии.

Основным отличием конвекционного и конденсационного видов газовых котлов является наличие в конденсационном агрегате дополнительного теплообменника, который называется водяной экономайзер. Именно на нем происходит конденсация водяных паров. Водяной экономайзер выполнен из металла, стойкого к воздействию коррозии, так как постоянно находится в контакте с водой.

Конвекционные газовые котлы

Конвекционные газовые котлы производят нагрев теплоносителя только за счет тепла, которое выделяется при сжигании газа. Но при этом большое количество теплоты уходит вместе с дымовыми газами в атмосферу, так как в них находится водяной пар, который в свою очередь может произвести дополнительный обогрев теплоносителя.

Преимущества конвекционных котлов

Несмотря на свою неэкономичность, подобные котлы имеют ряд преимуществ:

  1. Простота конструкции.
  2. Легкость монтажа, демонтажа и ремонта.
  3. Доступная цена.
  4. Компактные габариты.

При установке традиционного конвекционного газового котла необходимо спроектировать систему отопления таким образом, чтобы продукты сгорания на выходе были не ниже +57 °C. Если проигнорировать данное требование, то на стенках камеры сгорания, теплообменника и дымохода образуется конденсат, который будет оказывать негативное влияние на долговечность этих элементов.

Конденсационный газовый котел

Конденсационный газовый котел – агрегат, который использует для нагрева теплоносителя не только тепло при сжигании газа, но и энергию водяного пара, который содержится в отходящих дымовых газах. Это становится возможным, если обеспечить конденсацию паров на стенках дополнительного теплообменника. Конденсационная схема работы котла позволяет экономить от 15 до 20% горючего, что обеспечивает более дешевое тепло в целом.

Особенность работы конденсационного котла

Для того, чтобы добиться конденсации паров, находящихся в продуктах сгорания на стенках экономайзера необходимо, чтобы вода, которая поступает в него, была холоднее, чем точка росы водяного пара в дыме. Точка росы – это температура, при которой вода переходит из парообразного состояния в жидкое. Точка росы паров дыма около +55°C.

В конвекционных котлах разность температур между линиями подачи и «обратки» нужно держать как можно меньше, чтобы не происходило температурного перекоса, пагубно влияющего на теплообменник. А при эксплуатации конденсационных котлов все происходит в точности до наоборот: нужно как можно больше остудить воду в обратной линии, чтобы затем в водяном экономайзере она снова нагрелась за счет конденсации паров, которыми насыщены продукты сгорания газа. Таким образом, теплоноситель отдаст больше тепла, прежде чем пойдет на подогрев в котел.

Конструкционные особенности конденсационного газового котла

  1. Основной теплообменник – работает по принципу теплообменников конвекционных котлов. То есть теплоноситель нагревается за счет выделения тепла процессом горения газа.
  2. Дополнительный теплообменник – теплообменник рекуперативного типа, устанавливается на выходе дымовых газов, извлекая из них остаточное тепло, которое тратится на первичный подогрев теплоносителя. То есть этот теплообменник является первым на пути следования воды в котел. После первичного подогрева, теплоноситель отправляется в основной теплообменник. Первичный нагрев также снижает температурное напряжение металла основного теплообменника.

Так как в конденсационный котел необходимо подавать остывшую воду, это позволяет расширить отопительный контур. Одним из вариантов могут стать теплые полы, которые будут подключены в систему отопления в самую последнюю очередь. Подобное категорически запрещается делать на конвекционных котлах.

Сравнение КПД конвекционных и конденсационных котлов

При сжигании одинакового количества газа, конденсационные котлы выделяют на 20% больше тепла, чем его традиционный аналог. Этот эффект достигается включением в систему котла дополнительного теплообменника — водяного экономайзера, на котором конденсируются пары дымовых газов. В результате, на выходе из котла дым имеет температуру меньше +40 °C.

Конденсационный газовый котел – это относительно новый вид отопительного оборудования, главным преимуществом которого является повышенный КПД. Производители заявляют, что КПД конденсационных котлов может достигать значения 110%. С физической точки зрения такое невозможно. А получилось так потому, что при расчете учитывается не все тепло, которое выделилось. Некоторые страны уже перешли на новый метод расчета КПД, в котором учтено все выделенное тепло сгорания топлива. И по подобным расчетам конденсационный котел имеет КПД 95%, а КПД конвекционных котлов по этим расчетам составляет 83 – 85%. Поэтому могут встретиться одинаковые агрегаты с разными значениями КПД.

Недостатком конденсационных котлов является высокая стоимость и энергозависимость. Так как высокая стоимость скоро окупится, за счет более экономичной работы системы отопления, то можно сказать, что у конденсационного котла основным недостатком является полная зависимость от электричества.

Читайте также:  Поделки из старых кастрюль

Сегодня существует два типа конструкции газовых котлов: конвекционный и конденсационный. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, оба типа конструкции пользуются широким спросом и выпускаются в виде все более современных моделей. Внешне они никак не отличимы, да и конструкция различается лишь несколькими инженерными решениями.

Чтобы комплексно разобраться во всех нюансах финансовой выгоды, простоты монтажа и удобства эксплуатации, важно не только взвесить все достоинства и недостатки каждого из типов, но и разобраться в их принципе работы, произвести экономические расчеты, чем мы и займемся в данной статье.

Читайте в статье

Газовые конвекционные котлы: что это такое и каков принцип их работы

Газовые конвекционные котлы отопления – это классическая простая конструкция, где газовая горелка сжигает газ, нагревая находящийся над ней теплообменник с теплоносителем, теплоноситель циркулирует по системе отопления и отдает тепло. По сути, это обычные, простые, всем известные газовые котлы. Они могут быть как напольными, так и настенными, одноконтурными и двухконтурными, иметь открытую или закрытую камеру сгорания.

Принцип действия классического атмосферного газового конвекционника.

Основным недостатком такой конструкции является предел эффективности. Большинство современных конвекционных котлов имеют КПД в пределах 88-92%, а модели с самым высоким КПД 93-94,5% являются не всегда оправданными с финансовой точки зрения, ведь при приросте всего в 2% они имеют гораздо более сложную конструкцию и стоят в 1,5-2 раза дороже. Но даже при столь высоких для конвекционных котлов показателях огромная часть тепла из камеры сгорания уходит через дымоход и остается незадействованной. Температура отходящих газов часто достигает 70-80-90°C.

Кроме того, малоизвестным до покупки, но неожиданным и частым недостатком во время эксплуатации является образование в дымоходе конденсата. Обычно он образуется при низкотемпературном режиме отопления, когда температура отходящих через дымоход газов падает ниже 50-60°C, особенно, если отвод газов производится через традиционный, вертикальный дымоход, при проектировании которого часто допускаются отклонения от СНиП.

Образование конденсата в данном случае означает не просто жидкость, а смесь серьезных кислот, сокращающих срок службы дымохода и теплообменника котла (при попадании внутрь него).

На коаксиальном дымоходе, вне зависимости от температурного режима отопления, при уличной температуре ниже -15°C, часто образуется наледь, которая сужает или полностью перекрывает отвод продуктов сгорания, вследствие чего котел прекращает горение, автоматика выбивает соответствующую ошибку.

В остальном это вполне оправданная, простая, и главное – финансово доступная конструкция. Стоимость газовых котлов конвекционного типа начинается от 14-15 тыс. рублей за самые примитивные отечественные напольные модели. Лучшие в соотношении «цена-качество» и наиболее востребованные модели стоят в пределах 25-32 тыс. рублей.

Преимущества и недостатки

Преимущества Недостатки
Более простая конструкция Ограниченная эффективность – полученное от сжигания газа тепло аккумулируется не эффективно, достаточно большая его часть уходит в дымоход
Доступная стоимость – начиная от 14-15 тыс. руб. Образование конденсата на стенках дымохода, что снижает срок службы металлических модулей
Наличие энергонезависимых моделей и в целом широкий выбор на любые особенности и ценовой бюджет При отводе через коаксиальный дымоход большинство конденсата все же отводится на улицу, но при сильных морозах замерзает на оголовье, затрудняя отвод продуктов сгорания
Широкий функционал, такой же, как и у конденсационных моделей, но за гораздо меньшую цену
Простота монтажа и эксплуатации – из коммуникаций лишь обратная и подающая линии, достаточно проводить плановое обслуживание

Отличия конденсационных газовых котлов от конвекционных

Конденсационные газовые котлы отличаются от конвекционных лишь более сложным принципом аккумуляции тепла.

Принцип работы обычного конвекционного (КПД 88-94%) и конденсационного (КПД 103-115%) газовых котлов.

Конденсационные модели имеют все ту же конструкцию, но с еще одним дополнительным теплообменником. После сжигания продукты сгорания проходят более длительный путь отвода, в котором охлаждаются до точки росы. Образуется конденсат, который оседает на дополнительном теплообменнике и отдает ему (а значит и циркулирующему в нем теплоносителю) неиспользованную ранее тепловую энергию. Отсюда и соответствующее название – конденсационные – аккумулирующие тепло конденсата отходящих газов.

Таким образом, температура отводящихся продуктов сгорания практически равна атмосферной (обычно 25-40°C против 60-90°C у конвекционных моделей). КПД конденсационных моделей обычно в пределах 103-115%, что подразумевает в среднем на 15-25% меньший расход газа. Если пересчитать показатели и конвекционных, и конденсационных не по низшей (как это принято), а по высшей теплоте сгорания (включая теплоту конденсирующих водяных паров), то КПД обычных газовых котлов будет в пределах 80-85%, а конденсационных – 92-98%, что является существенным преимуществом.

Все отличия, критерии выбора и особенности эксплуатации конденсационных газовых котлов

Выхлоп конденсационных моделей более экологичный, на оголовье дымохода, в виду более низкой разницы температур отходящих газов и атмосферы, больше не образуется конденсат. У всех моделей исключительно закрытая камера сгорания и коаксиальный дымоход, что подразумевает более низкие требования к помещению и упрощенный монтаж. Но стоимость конденсационников в 2-3 раза выше, самые бюджетные модели такие, как BAXI Duo-tec Compact или Protherm Рысь MKV стоят от 50 тыс. рублей.

Есть и еще один существенный недостаток – необходимость в отводе конденсата. Как уже говорилось, это не просто нейтральная жидкость, а сильная кислота, которую нужно грамотно отводить. Сливать кислоту напрямую в канализацию нельзя, перед этим его нужно разбавить в пропорции 10:1, а лучше 25:1.

Пример отвода и нейтрализации конденсата.

Конденсат необходимо нейтрализовать и при сливе в септик, делается это с помощью локальной очистительной станции – пластикового резервуара с нейтрализующим наполнителям. Согласно отзывам владельцев, за сутки при работе котла мощностью 18-24 кВт образуется 25-40 л конденсата.

Читайте также:  Анализ грунта на участке

Что в итоге лучше: конвекционный или конденсационный котел

Выбор, к сожалению не однозначен, с одной стороны экономия конденсационных моделей кажется существенной. С другой – высокая цена, необходимость в утилизации конденсата и особые требования к системе отопления и условиям эксплуатации. Дело в том, что в Европе окупаемость конденсационных моделей находится в районе 4-6 лет, а в отечественных условиях это не совсем так по нескольким причинам:

  1. Наивысший КПД таких котлов достигается при низкотемпературном режиме отопления, когда используются теплые полы, радиаторы с увеличенным количеством секций, а температура теплоносителя не превышает 50°C.
  2. Стоимость газа в России достаточно низкая в сравнении с европейскими странами, что лишь оттягивает окупаемость высокой изначальной цены.
  3. Появляются дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с утилизацией конденсата (организация отвода, покупка нейтрализующего наполнителя или разбавка водой).

Допустим, имеется среднестатистический дом в Подмосковье площадью 120 м 2 , с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м, теплопотери которого составляют 12 кВт (из правила 1 кВт на каждые 10 м 2 ). В сутки это 288 кВт, которые нужно восполнить котлу. Удельная теплота сгорания природного газа – 9,3-10 кВт на м 3 . Отсюда следует, что на 1 кВт тепловой мощности газового котла необходимо около 0,1-0,108 м 3 природного газа. Считаем:

  1. При отоплении конвекционным котлом с КПД 92% – 288(кВт) * 0,1(м 3 ) * 1,08(92% КПД) = 31,1 м 3 /сутки природного газа. В стоимостном выражении – 31,1(м 3 ) * 5,7(руб/м 3 , тариф в МО с 1 июля 2019 года) = 177,27 руб/сутки.
  2. При отоплении конденсационным котлом с КПД 109% – 288(кВт) * 0,1(м 3 ) * 0,91(109% КПД) = 26,2 м 3 /сутки природного газа. В стоимостном выражении – 26,2(м 3 ) * 5,7(руб/м 3 ) = 149,3 руб/сутки.

Сроки окупаемости зависят от стоимости модели, ее монтажа и условий эксплуатации. Но на практике в отечественных условиях это не менее 6 лет, а в некоторых случаях и более 10.

По нашему мнению, сейчас покупка конденсационных моделей оправдана лишь при использовании в системе с низкотемпературным режимом отопления. Однако в будущем, когда цена на газ будут расти, а стоимость конденсационного отопительного оборудования будет снижаться, покупка конденсационника будет все более оправданной и в отечественных условиях.

Какой котел будете устанавливать: конвекционный или конденсационный? Этот вопрос часто ставит заказчика в тупик, поскольку истинную разницу между двумя типами данного оборудования знают далеко не все. А разница есть и немалая.

Конвекционные котлы – это традиционные газовые котлы с открытой (реже закрытой) топкой и теплообменником. Внешне они выглядят практически так же, как и конденсационные. Но последние почему-то дороже. Почему именно станет ясно, если заглянуть под кожух конденсационного котла.

В традиционных котлах температура продуктов сгорания настолько высока, что конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, не происходит. Часть тепловой энергии выходит в трубу, но зато вместе с, пусть и теплым, но агрессивным конденсатом.

Если вызвать конденсацию, образующегося при сжигании газа пара, который в традиционных котлах выходит через дымоход, то тем самым можно получить так называемую скрытую теплоту. Для конденсации необходимо понизить температуру продуктов сгорания. Эту идею помогла воплотить в жизнь технология сварки нержавеющей стали. До ее открытия, произвести конденсационный котел не представлялось возможным, поскольку незащищенный металл был сильно уязвим для агрессивной среды конденсата. Однако материалы, используемые для производства конденсационных котлов, а также сама технология сварки делает их дороже традиционных (конвекционных).

Конденсация пара. Чтобы вызвать конденсацию, находящегося в продуктах сгорания газа водяного пара, его температура должна опуститься ниже точки росы. Для природного газа температура конденсации составляет 56°, для сжиженного – 52°, а для жидкого топлива – 47°. Чтобы охладить продукты сгорания в конденсационных котлах предусмотрены специальные теплообменники. Некоторые модели имеют двухступенчатое понижение продуктов сгорания, и соответственно два теплообменника.

Конденсационные котлы бывают не только газовые, но и жидкотопливными. Однако газовые приборы более рентабельны, поскольку при сжигании газа образуется намного больше водяного пара. К тому же при сжигании жидкого топлива образуется много серы, которая придает конденсату очень агрессивные свойства, что в свою очередь заставляет использовать более дорогие материалы при изготовлении теплообменников. Тем не менее, такие котлы есть и их можно приобрести.

Отвод продуктов сгорания из традиционных котлов, которые чаще всего имеют закрытую камеру, осуществляется благодаря естественной тяге в дымоходе. Но для этого в помещение, где установлен котел, должен поступать компенсирующий объем воздуха.

Конденсационные котлы не могут обеспечить условия для возникновения достаточной естественной тяги, поскольку продукты сгорания охлаждены и имеют невысокую температуру. В таких котлах присутствует закрытая камера сгорания, а свежий воздух нагнетается принудительно при помощи вентилятора. Соответственно, создаваемое им избыточное давление, обеспечивает принудительный отвод газов. Благодаря закрытой топке газы не могут попасть в помещение, что делает работу таких котлов более безопасной. Продукты сгорания отводятся через коаксиальную трубу, которая также является и трубой для забора воздуха. Трубы котлов мощностью до 30 кВт могут выводиться через стену, а более мощные котлы подключаются к трубе, которая имеет выход выше крыши.

Важно понимать, что присутствие закрытой камеры сгорания еще не означает, что котел конденсационный. Традиционные котлы тоже могут иметь закрытую камеру сгорания и принудительную вентиляцию.

У конденсационных котлов КПД выше 100%. Такое заявление, по сути, противоречит закону сохранения энергии, открытому Майером еще в 19 веке. Однако превышение 100% происходит из-за устаревших методик расчета КПД для отопительного оборудования, во времена разработки которых, скрытая теплота не учитывалась. Первые конденсационные котлы появились в 80-х годах прошлого века. Тогда КПД рассчитывался таким образом, что за 100% принималась так называемая теплотворность топлива без учета фактора образования горячих водяных паров. Больше всего паров образуется при сжигании природного газа, благодаря чему он обладает скрытой теплотой до 11%. У пропана этот показатель ниже – 9%, а у жидкого топлива – только 6%. Таким образом, эффективность конденсационного принципа отбора тепла при сжигании природного газа будет почти вдвое выше, чем при сжигании дизтоплива.

Читайте также:  Как сделать информационный лист

Показатель теплоты прибавляется к теплотворной способности топлива, и получается, что у конденсационных котлов, работающих на природном газе, КПД = 111%, на сжиженном пропане – 109%, а на жидком топливе – 106%. Но это в теории. На практике эти показатели оказываются на 2-4% меньше из-за различных теплопотерь и неполного сгорания топлива.

Требования к системам с конденсационными и конвекционными котлами

Поскольку главным условием конденсации пара является низкая температура теплообменника, теплоноситель, который через него проходит, должен быть достаточно остывшим. Это условие обеспечивается большими и соответственно дорогими радиаторами отопления. Таким образом, не только котел конденсационного типа дороже, чем традиционный, но и сама система будет стоить больше. Если конденсационный котел эксплуатировать в системе с обычными радиаторами, то он не будет работать с заявленным КПД.

Мощность котла и радиаторов рассчитывается таким образом, чтобы система отопления могла обеспечить нагрев воздуха в помещениях на уровне 20°С в самые сильные морозы (согласно расчетной наружной температуры для конкретного региона).

Не так давно системы отопления проектировали с параметрами теплоносителя 90/70°С, но сегодня это 75/60°С. Однако даже такая температура является слишком высокой для конденсационных котлов. Они выходят на максимальный КПД при температуре теплоносителя 60/40°С. Но это не означает, что это условие обязательно. Дело в том, что максимально низкие наружные температуры случаются всего каких-то несколько дней в сезон, а все остальное время они выше, а значит и теплоноситель будет холоднее. Поэтому почти все время конденсация будет происходить эффективно даже в системах с температурой теплоносителя 75/60°С.

Конденсационные котлы целесообразно использовать в низкотемпературных системах отопления, например, таких, как теплые полы. В таком случае отдача котла будет максимальная.

Куда стекает конденсат? Образующиеся в процессе работы конденсационного котла жидкие продукты отводятся в канализацию. У бытовых котлов конденсата может образовываться до 20 л в сутки. Если в доме продолжительное время не пользуются сантехприборами (например, в отсутствие хозяев), то конденсат следует нейтрализовать, иначе его кислая среда может навредить канализационной системе. Некоторые производители котлов предлагают специальные нейтрализаторы конденсата.

Дымоход газового котла

Если дымоход выполнен по всем правилам, то много конденсата на его стенках образовываться не должно. Тем не менее, все элементы дымохода должны быть выполнены из кислотоустойчивых материалов. Кирпич таковым не является, поэтому кирпичные дымоходы быстро выходят из строя. Их необходимо обсаживать вкладышем из нержавеющей стали либо из специальной кислотостойкой керамики.

Котлы с закрытыми топками чаще всего оборудуются коаксиальной трубой (труба в трубе). Как уже говорилось, котлы мощностью до 30 кВт, можно подключать к трубе, которая проходит сквозь стену. А вот для более мощных котлов потребуется устанавливать вертикальный коаксиальный дымоход, который обойдется вдвое дороже, чем обычный вкладыш из нержавейки.

Неполадки газовых котлов

Обычно, при условии монтажа отопительного оборудования квалифицированными специалистами, эксплуатация как традиционных, так и конденсационных котлов проходит без серьезных неполадок. Проблемы могут возникнуть при ошибках монтажа. Что касается самого оборудования, то более надежными считаются котлы с теплообменниками из нержавеющей стали или чугуна. Но такие теплообменники имеют не все котлы. Бюджетные модели оснащаются теплообменниками из силумина с кремниевым покрытием, которое недостаточно прочное и может повредиться механически. При нарушении слоя кремния, конденсат быстро разъедает алюминий, и теплообменник приходит в негодность.

Наиболее устойчивы к коррозии чугунные теплообменники. Из-за большого веса, их устанавливают преимущественно в напольные модели котлов. Кроме того, такие теплообменники обычно оборудуют одно- двухступенчатой атмосферной горелкой, которая нуждается в довольно сложной настройке. Но сегодня чугунные котлы встречаются редко, им все больше предпочитают более легкие котлы с теплообменниками из нержавейки.

Другая проблема газовых котлов связана с горелками. У традиционных котлов старого образца горелки работают в режиме коротких, но частых циклов, из-за чего они со временем выходят из строя.

В современных конденсационных котлах используются модуляционные горелки, мощность которых меняется автоматически. Такие горелки гораздо реже включаются-выключаются, и поэтому меньше ломаются.

Резюме.

Традиционные (конвекционные) котлы:

  • дешевле конденсационных котлов;
  • имеют надежные чугунные теплообменники;
  • образуют небольшое количество конденсата;
  • потребляют больше газа по сравнению с конденсационным котлом;
  • модели с открытой камерой сгорании используют воздух помещения, который компенсируется холодным наружным воздухом.

Конденсационные котлы:

  • экономичнее традиционных, но разница наиболее выражена при мягких зимах;
  • не выхолаживают помещение, поскольку имеют закрытую камеру сгорания. По этой же причине более безопасны;
  • требуют защищенного дымохода, т.к. образуют большое количество конденсата;
  • требуют отвода конденсата в канализацию;
  • не такие надежные, как напольные чугунные котлы конвекционного типа.

Конденсационные газовые котлы специалисты рекомендуют выбирать для работы в низкотемпературных системах отопления, а также для традиционного отопления хорошо утепленных домов.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector