Коли ми вибираємо в будинок будь-яке обладнання тривалого використання, то хочемо щоб цей вибір був максимально вигідним. У той же час не кожна нова технологія перекреслює стару. Сьогодні окремі покоління обладнання можуть співіснувати. Таким чином, все, що сьогодні пропонується виробниками в тій чи іншій мірі затребуване. У цій статті поговоримо про конденсаційні котли - наскільки вони вигідні і які їхні особливості.
Перш за все, зауважу, що для сучасної опалювальної техніки одним з важливих критеріїв вибору є її вартість і експлуатаційні витрати. Якщо порівнювати звичайний котел з конденсаційним, то перший виявиться дешевше, але менш економічним. ККД такого котла близько 90%, а у більш дорогого конденсаційного - 110%. Щоб підрахувати вигоду від економічності конденсаційного котла, необхідно перш за розібратися з тим, що ж таке ККД 110% - помилка, науковий парадокс або обгрунтований факт?
Всі ми знаємо зі шкільної лави, що ККД будь-якої системи в теорії не може перевищувати 100%, як не може і дорівнювати цій цифрі. І це ніхто не береться заперечувати. Але в конденсаційних котлах ККД вважається по-іншому. У деяких конденсаційних котлів ККД може бути 106%, у інших - 109% і навіть 110%, але завжди більш 100% - так вказується в їх технічних характеристиках. Спробуємо зрозуміти, звідки беруться «зайві» відсотки.
Будь-яке органічне паливо згорає з виділенням води, вуглекислоти і тепла. До моменту спалювання всі ці компоненти як би знаходяться в одній «оболонці». Але, як тільки газ, пар і тепло вивільняються в процесі горіння палива, всі вони з точки зору фізики оцінюються як окремі енергетичні потенціали. Вуглекислий газ в поле нашого інтересу не потрапляє, а ось водяна пара стає вельми цікавою субстанцією. Коли його температура знижується, то він перетворюється в рідину. При цьому пар втрачає багато тепла, яке можна вчасно відібрати і пустити собі на користь, тобто використовувати приховану теплоту конденсації. Ця теплота в простих розрахунках ККД конвекційних котлів не враховується.
По-іншому прихована теплота конденсації може називатися вищої теплотою згоряння. Для природного газу дана величина може складати 11%. Певний потенціал прихованої теплоти згорання є у всіх видів органічного палива. Таким чином, якщо спалювати паливо в установках, здатних відбирати приховану теплоту конденсації, то можна підвищити їх ККД. У випадку з газовим обладнанням додатковий приріст теплоти може змусити вийти показник сукупного ККД за рамки 100%. Ось власне і весь секрет.
Як відбирається прихована теплота конденсації? Для збору прихованої теплоти потребує додаткового обладнання, яке неминуче призводить до ускладнення конструкції котла і відповідно до його подорожчання. Щось подібне можна застосовувати і у всіх інших системах, де спалюється органічне паливо, але не скрізь це потрібно і доцільно. Звичайні конвекційні котли не використовують вищу теплоту згоряння. Для цього у них немає технічної можливості. Все це тепло йде в димохід разом з продуктами згорання. Конденсація водяної пари в цьому випадку відбувається в атмосфері і не грає для нас ніякого значення.
Конденсаційні котли здатні істотно знизити температуру димових газів, що потрапляють в димар, а різницю у вигляді тепла - використовувати для нагріву теплоносія. При цьому гази значно осушуються, але повністю позбавити їх парів не реально. При роботі на природному газі такі котли в сумі здатні показати ККД на рівні 108-109%. Це, приблизно, на 15% більше, ніж у традиційних газових котлів. Принаймні, такі цифри виходять з фізичних розрахунків. Але теорія і практика якщо і перетинаються, то при дотриманні цілого ряду умов.
Особливості роботи конденсаційних котлів в системах опалення
Якщо не звертати увагу на технічних тонкощах, то принцип конденсаційного котла можна описати як роботу двох блоків, один з яких працює за принципом традиційного котла, а інший - являє собою якийсь теплообмінник з стійкість матеріалу, в якому відбувається конденсація пари, що утворюється при згорянні горючого газу . У цьому другому теплообміннику відбувається відбір прихованого тепла і його передача теплоносія. Однак ефективність такого відбору буде залежати від температури теплоносія: чим він холодніше, тим більше тепла зможе взяти. Це означає, що в низькотемпературних системах опалення конденсаційний котел більш ефективний. Температура теплоносія в них не перевищує 30-35 ° С (тепла підлога), тоді як в системах в с радіаторами температура від 50 ° С і вище.
Димові гази конденсуються при температурі 55-60 ° С. Вона практично збігається з температурою повернутого теплоносія в радіаторних системах. А ось різниця з температурою обратки теплих підлог складе більше 30 ° С. Це означає, що конденсація в другому випадку буде відбуватися більш ефективно. В результаті котел може вийти на ті самі 109-110%. Але в системах, де температура обратки виявиться вище температури конденсації, на отримання додаткового тепла годі й сподіватися. На практиці вигода від використання конденсаційного котла в системах з радіаторами становить не більше 5%, а ККД не перевищить 95-99%. З одного боку навіть 5% -ва економія в довгостроковій перспективі і якщо збережеться нинішня динаміка зростання цін на газ може бути істотною. Але тут потрібно врахувати, наскільки дорожче і складніше стає система і чим доводиться жертвувати.
У конденсаційних котлів теплообмінник циліндричного типу, де газовий пальник встановлюється з торця. Утворився конденсат, який являє собою хоч і слабкий, але досить агресивний кислотний розчин, збирається і відводиться в каналізацію. Для таких котлів характерні закриті камери згоряння, а також модульні пальника. Теплообмінник в них виготовляється з силуміну або з кислотостійкої нержавіючої сталі.
У двоконтурних конденсаційних котлах можуть бути встановлені окремі або бітермічні теплообмінники. Останні більш дешеві, але вимагають пом'якшення води. Їх досить вузькі канали легко забиваються накипом, яка в достатку утворюється з жорсткою води. До розчиненим солям не так чутливі роздільні теплообмінники, оскільки мають більш широкі канали. З тієї ж причини вони дозволяють отримувати великі обсяги гарячої води в одиницю часу. Двоконтурні котли конденсаційного типу можуть мати вбудований бойлер.
Димарі конденсаційних котлів відрізняються від традиційних. Температура газів, що проходять по ним нижче, тому залишковий конденсат утворюється прямо в них. Димарі переважно коаксіальні (труба в трубі), але є і моделі звичайним висновком. Найбільш дешеві димоходи в пластиковому виконанні, при цьому вони не менш надійні, ніж з нержавійки. Такі димоходи не бояться кислот. Довжина коаксіального димоходу не перевищує 5 метрів. Горизонтальні ділянки робляться під невеликим ухилом до котла (у конвекційних котлів ухил горизонтальних ділянок димоходу робиться, навпаки - від котла). Це необхідно для того, щоб то велика кількість конденсату, зливалося не назовні, а в конденсатосборник.
Доцільність застосування конденсаційних котлів
Конденсаційні котли переважно європейського виробництва. Їх популярність викликана, перш за все, високою вартістю газу для європейського споживача. Ми платимо в 5-10 разів менше, ніж в жителі Європи. Зрозуміло, що при такій високій ціні і 15% - і навіть 5% -ва економія відчутна і доцільно. При російською ціною на газ конденсаційні котли будуть окупатися досить довго, тому у нас вони не так популярні. Традиційні (конвекційні) котли і раніше залишаються лідерами продажів.
Вигода конденсаційних котлів залежить не тільки від ціни на газ, але і від їх потужності. Для маленького котла - маленька економія, для великого - велика. Одним словом, чим більше витрачається газу на опалення, тим відчутніше економія. При цьому не варто забувати і про головне факторі економії ККД. Якщо в високотемпературних системах опалення економії може взагалі не бути або вона не перевищить 5%, то в низькотемпературних може досягти 15% в порівнянні з котлами традиційного (конвекційного) типу.