Має сенс купити конденсаційний котел або звичайний?
1. Останнім часом все більше людей, при бажанні виготовити собі систему опалення (далі СО) в будинку або на дачі, поставлені перед вибором. Купити звичайний газовий котел або конденсаційний.
Давайте спробуємо розібратися в доцільності покупки конденсаційного котла опалення. Або вирішити, що краще купити звичайний газовий котел.
2. Конденсаційні котли почали випускати для більш економного витрати газу, тобто економії витрат на опалення (газове паливо). Але, якщо в Європі, ціна на газ вище, то в Росії поки нижче. І доцільність покупки конденсаційного котла залежить, в першу чергу, від вартості газу, який Ви будете використовувати. Чим дорожче газове паливо, тим більший сенс в придбанні конденсаційного котла. Наприклад, при використанні скрапленого газу пропан-бутану в якості палива, доцільність придбання конденсаційного котла ставати набагато більше.
3. Більшості з Вас вже відомо, що конденсаційний котел (далі - К-котел) споживає менше газу, але чому, і за яких умов, не фахівцеві по системам опалення так до сих пір і неясно. Постараюся ці питання висвітлити без застосування дуже вже «дуже розумних» наукових термінів, які зрозумілі тільки теплотехнікам.
4. У двох словах. ККД будь-якого котла (крім електричного) тим вище, чим нижче середня температура теплоносія (води) в теплообміннику котла (середня між температурою подачі і обратки котла). Тобто котел споживає менше газу. Але, на жаль, для звичайного неконденсаційних котла надто низька температура теплоносія (приблизно нижче +58 градусів) викликає утворення кислотного конденсату на теплообміннику котла. Який може руйнувати ( «проїдати») теплообмінник звичайного котла, не розрахованого на корозійну стійкість до кислотного конденсату на його теплообміннику. Тому, в звичайному неконденсаційних котлів доводитися використовувати більш високу температуру теплоносія. зазвичай 80/60 (вихід / вхід).
5. Тому при виготовленні конденсаційних котлів застосовують леговану високоякісну нержавіючу сталь. Яка, може протистояти образующемуся кислотному конденсату. Кислотним його називають тому, що в ньому присутні в малих концентраціях вугільна, азотна і сірчана кислоти.
У конденсаційних котлах спеціально знижують температуру теплоносія до режиму котла 50/30 (вихід / вхід), для більш повного вилучення тепла з продуктів згорання газу і тепла конденсації водяної пари. Таким чином, газ К-котел економить двома способами. Перший, це зниження середньої температури теплоносія в теплообміннику. Другий, корисне витяг тепла конденсації водяної пари.
6. Досить часто коефіцієнт корисного використання К-котлів, називають коефіцієнтом корисної дії (ККД). І будь-якого, пам'ятає фізику, дуже «коробить» згадка про ККД в 106%. Тому, що у фізиці ні один пристрій не може мати ККД рівне або більше 100%. Насправді ж, для К-котлів мається на увазі коефіцієнт корисного використання тепла згорає газу. Його, звичайно ж, теж не можна утилізувати в розмірі понад 100%.
7. Але при згорянні углеводороводного палива (газ), утворюються пари води при приєднанні двох атомів водню (Н) до одного атома кисню (О) з утворенням всім відомої води з хімічною формулою Н2О. Водяна пара при конденсації виділяють тепло, якого спочатку не враховували при згорянні газу (при обліку по нижчій теплоті згоряння). Саме частина цього тепла конденсації утворюються водяної пари і може використовувати конденсаційний котел в корисних цілях. І щодо тепла згорає газу (по нижчій теплоті згоряння) коефіцієнт використання тепла К-котлом може виходити 106-108%. Вже так склалося, що коефіцієнт використання тепла стали невірно називати ККД котла. Правильніше, на мій погляд, було б називати не ККД, а коефіцієнтом корисної утилізації тепла. Мабуть ККД стали називати для порівняння з ККД звичайних неконденсаційних котлів. Дозвольте мені в подальшому, також використовувати цей невірний термін, як ККД К-котла.
8. Ось схема роботи К-котла:
9. Існує досить широко поширена помилка, що конденсаційний котел більш шкідливий для навколишнього середовища. Але, як раз навпаки, конденсаційний котел набагато менше забруднює атмосферу в порівнянні зі звичайним котлом і тим більше дров'яником або вугільним котлом. Основний аргумент супротивників конденсаційних котлів такої, що нібито такий котел виробляє кислотний конденсат і доводиться зливати його в спеціальну ємність. Але такий аргумент не витримує критики з кількох причин:
a.У звичайних котлів і дров'яних печей, водяні пари з домішкою кислот вилітають через димову трубу в атмосферу. А потім випадають на навколишню природу у вигляді кислотних дощів.
b.У К-котлів перед виливанням кислотного конденсату в каналізацію або септик, завжди можна нейтралізувати цей конденсат. А при експлуатації котлів потужністю до 150 кВт, навіть нейтралізація конденсату не потрібно, якщо конденсат виливається в каналізацію. (Згідно з правилами експлуатації котлів).
c.Также конденсаційний котел викидає в атмосферу набагато менше чадного газу (СО) та інших шкідливих сполук азоту і сірки в порівнянні зі звичайними котлами і дров'яними печами.
10. Якщо у Вас взагалі слабкі перспективи підключити магістральний газ, або дуже дороге, то конденсаційний котел буде самим правильним вибором в тому випадку, якщо Ви забажаєте використовувати автономну газифікацію (газгольдер) замість підключення до магістралі.
11. Тепер поговоримо докладніше про економічність К-котла.
12. Дозвольте коротко пояснити про характеристики палива, яке має «нижчу» і «вищу» питому теплоту згоряння. Нижча теплота згоряння - це, кількість теплоти, яке можна корисно використовувати, не вдаючись до конденсації водяної пари, що міститься в продуктах згоряння. Вища теплота згоряння, це та теплота, яку щоб використовувати всю, потрібно скондесувати водяні пари і використовувати в корисних цілях виділилося при цьому тепло.
13. Ось так схематично виглядає ККД сучасного звичайного настінного котла при режимі роботи системи опалення 75/60. Малюнок нижче. Втрати тепла в атмосферу 11% плюс 8%, тобто сумарно 19%.
14. Ось виглядає ККД К-котла в режимі 75/60. Малюнок нижче. Втрати тепла в атмосферу 5% і 2%, тобто сумарно 7%.
15. Ось так виглядає ККД К-котла в режимі 40/30. Втрати тепла в атмосферу 2% і 1%, тобто сумарно 3%.
16. Звичайно, при проектуванні нових систем опалення з К-котлом, краще відразу розраховувати їх на максимально низькі температури теплоносія. наприклад 50/30. До речі, системи водяних теплих підлог полегшують отримати такий температурний режим теплоносія. За рахунок такого проектування, енергія конденсації водяної пари використовується весь опалювальний період і забезпечується максимальна економія газу.
Але і при заміні котлів (реконструкції старих систем опалення), розрахованих на температурний режим теплоносія 90/70, має сенс встановлювати К-котли, так як з максимальним навантаженням котли працюють тільки в період холодної п'ятиденки (найлютіші холоди). В інший же час (до 50% часу) опалювального сезону, К-котел зможе працювати при меншому температурному режимі і в режимі конденсації (часткової). Так середній за сезон ККД сучасних звичайних котлів не перевищує 81-82%, а ККД конденсаційних котлів на старих системах - 93-97%. У такому ж співвідношенні і витрачається газове паливо.
17. Теплові режими всіх радіаторів та трубопроводів в системі дають загальний результуючий тепловий режим СО. Наприклад, 80/60 або 70/45 або 55/35. З точки зору ККД газового котла (неконденсаційних або конденсаційного), ніж меншою температури протікає теплоносій через теплообмінник, тим вище ККД котла. Але, наприклад, для конденсаційного котла режим 55/35 безпечний. А ось для неконденсаційних може бути дуже шкідливим (див.вище про кислотний конденсат на теплообмінниках котлів).
18. При проектуванні СО з конденсаційним котлом можна заощадити на розумному компромісі між витратою газу і вартістю опалювальних приладів. Для цього для холодної п'ятиденки НЕ проектувати СО на режим 50/30, а, наприклад 60/40. Для середніх зимових температур проектувати режим СО з ККД К-котла близько 102-104%. Тоді в сильні холоди, на що подає патрубку котла звичайно доведеться використовувати температуру гарячіше, наприклад, +60 на подачі і +40 на обратке, хоч це і зменшить ККД котла і збільшить витрату газу.
19. Це буде зменшувати ККД К-котла приблизно до 102%. Але за рахунок цього вартість радіаторів можна спроектувати нижче. Адже на холодну п'ятиденку можна і на К-котлі підвищити температурний режим котла до 84/60. Звичайно ККД котла впаде при цьому, наприклад, до 93%, але при цьому буде все одно вище, ніж у неконденсаційних котла. Але ж це тільки на тиждень холодів. Отже, зі злегка підвищеною витратою газу в ці дні можна примиритися. Зате вартість опалювальних приладів (радіаторів) може впасти, наприклад, зі 100 тисяч, до 60-70.
20. Для завершення розгляду економічності К-котлів приведу графік, який відображає залежність ККД від температури теплоносія. що надходить в обратку (зворотний трубопровід) К-котла.
21. Хочу зауважити, щоб Ваш К-котел дійсно проявив себе повною мірою економічним апаратом, слід проектувати Вашу систему опалення так, щоб температура на зворотному трубопроводі К-котла була якомога нижчою. У реальному проектуванні слід прагнути отримати 30-35 градусів на обратке котла. На графіку видно, що при температурі обратки +50 градусів, ми маємо ККД К-котла близько 97%, при температурі обратки +40 маємо ККД близько 103%, а при температурі обратки +30 маємо ККД котла близько 106%.
22. І ще один графік, який показує, з яким ККД можуть працювати звичайні сучасні котли і К-котли в среднетемпературном і низькотемпературному режимах.
23. На закінчення розповім дуже цікаву деталь, про яку мало хто замислюється. Газові лічильники на магістральний природний газ працюють за принципом підрахунку обсягу, але не маси. Але Вам адже важлива саме маса газу (тому, що теплотворність залежить від маси газу, а не від його обсягу). За нормами в прямому трубопроводі має бути тиск газу 25 мбар (поправте, якщо помилився на кілька одиниць міллібарах). В реальності ж тиск в газовій трубі, що подає буває і 15 мбар. І якщо Ви думаєте, що платите за нормативний кубометр газу, наприклад, 5 рублів, то насправді платите 8р34копейкі за нормативний кубометр, при вхідному тиску 15 мбар. Якщо ж в холоду тиск падає до 11 мбар, то Ви вже платите за кубометр 11р36 коп.