Технология конденсационных котлов и ее преимущества
Опубликовано: 15 августа 2018 г.
383
Может ли коэффициент полезного действия быть больше 100%? И чем выгоден конденсационный газовый котел? Обо всем этом прямо сейчас!
История и география технологии
В странах Европы на протяжении ряда последних десятилетий уделяется пристальное внимание вопросам энергосбережения и защиты окружающей среды.
Одним из воплощений данного тренда является использование конденсационного газового котла.
Первые подобные модели были предложены европейским потребителям еще в начале 1980-х гг. Впервые их стали широко применять в Нидерландах. А с 2005 года в Великобритании, на территории Уэльса, все котлы центрального отопления должны быть конденсационными, если только они не могут быть установлены из-за обстоятельств непреодолимой силы.
В Европе традиционные газовые котлы уже сейчас повсеместно заменяют на конденсационные.
Чем обоснована такая популярность и почему конденсационные котлы могут быть выгоднее и экономичнее традиционных, несмотря на более высокую цену?
Настенный газовый конденсационный котел Bosch Condens 7000i W
КПД выше 100% — не миф, а реальность!
Все дело в эффективности сжигания топлива. Принцип работы котла прост: топливо (газ) при сгорании выделяет тепло, которое в теплообменнике котла передается теплоносителю (воде), циркулирующему по трубам между котлом и радиаторами. В радиаторах нагретая вода остывает, передавая полученное в котле тепло, нагревая воздух в помещении.
В результате сжигания топлива (газа) в котле образуются продукты сгорания, в которых содержится в том числе и водяной пар, который в традиционном котле выводится в атмосферу, не допуская образования конденсата, губительного для теплообменников из стали, меди и чугуна. То есть содержащаяся в этом паре энергия фактически выбрасывается.
Теплообменники конденсационных котлов изготавливаются из алюминия или нержавейки.
Поэтому дымовые газы в таких котлах остужаются до более низких температур, водяной пар конденсируется и отдает энергию, высвобождающуюся при переходя из пара в воду, которая также передается теплоносителю.
Казалось бы, это количество тепла довольно незначительно, но оно выделяется постоянно, и в результате эффективность такой системы увеличивается на 9-11%.
Именно это и позволяет сэкономить на топливе.
Настенный газовый конденсационный котел Bosch Condens 2500 W
Именно поэтому производители конденсационных котлов говорят о том, что КПД их оборудования до 110%.
Но как такое возможно, ведь КПД физически не может быть более 100%, если только перед нами не «вечный двигатель»? Как все знают из школьного курса физики, коэффициент полезного действия показывает отношение полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, которую получила система. То есть, согласно КПД, указанному в спецификации, конденсационный котел производит больше полезной энергии, чем тратит топлива, что странно. Тем не менее это можно объяснить.
Схема 1. Устройство конденсационного котла Bosch, где наглядно показано, как работает эта система. Дымовые газы охлаждаются ниже точки росы, происходит процесс конденсации с выделением дополнительной теплоты
Схема 2. Расчет КПД для конденсационного котла и наглядно показано, откуда берется цифра более 100%.
Схема 3. Можно рассчитать КПД конденсационного котла и по высшей теплоте сгорания. Как видно на схеме, при этом полностью учитываются образующийся пар и конденсат, а общий КПД котла становится близок к 100%, за вычетом неизбежных потерь излучения и дымоходных потерь.
Дело в том, что традиционно КПД котла считается по низшей теплоте сгорания, то есть по теплоте, которая выделяется при полном сгорании топлива без учета теплоты конденсации, так как обычно влага покидает котел в виде пара.
Но в конденсационных котлах он также совершает полезную работу, передавая дополнительное тепло в систему, которое не учитывается при расчете КПД по низшей теплоте сгорания.
Поэтому к КПД, рассчитанному таким образом, следует прибавить 9-11%, получаемые за счет процесса конденсации. Таким образом получается результат больше 100%.
Адаптация к российскому климату
Правда, есть у конденсационных котлов некоторые особенности, о которых знать просто необходимо.
Главное в том, что температура воды, возвращающейся из радиаторов в котел, не должна превышать 40 градусов по Цельсию, иначе процесс конденсации просто не начнется.
Оптимально для систем с конденсационными котлами подходит использование теплых полов.
В Европе стоимость газа довольно высока, а эффективность и высокий КПД системы с конденсационным котлом позволяют значительно сэкономить на топливе.
В России газ не столь дорог (по крайней мере, пока), и экономия будет не столь ощутима, как в Швеции или Голландии, но тем не менее, если мы возьмем простой пример расхода топлива: традиционный котел тратит 5000 м3 газа за отопительный сезон, а такой же котел конденсационного типа в тех же условиях потратит всего 4250 м3 газа.
Конденсационный котел Buderus Logamax plus GB172i
В чем же секрет эффективности в российских реалиях? Во-первых, в загородном доме доступ к постоянной подаче природного газа есть не всегда. В этом случае на помощь приходит газ сжиженный, а так как его стоимость значительно выше природного, экономическая эффективность использования конденсационного котла возрастает в разы и сокращается срок окупаемости.
Если учесть стоимость такого газа и умеренный расход топлива, конденсационный котел может полностью себя окупить уже через 3-5 лет.
Также, из практики, конденсационные котлы служат дольше.
Во-вторых, конденсационные котлы, являясь инновационными технологиями, оснащаются, как правило, более совершенной автоматикой, которая позволяет управлять отоплением более эффективно и функционально, что, в свою очередь, повышает комфорт пользования котлом и позволяет добиться дополнительной экономии.
Конденсационный котел Logamax plus GB062
Рекордная мощность
У конденсационных котлов есть еще одно преимущество. У традиционных настенных котлов есть ограничение по мощности до 35 киловатт. У конденсационных же мощность может легко достигать 100 киловатт.
Соответственно, если вам надо отопить большое помещение, а котельная маленькая, то конденсационный котел является самым разумным решением.
В сравнении с напольными котлами, он занимает меньше места, дает больше мощности, к тому же конденсационные котлы легко собираются в каскады, позволяющие решать самые разные отопительные задачи. Именно поэтому они так хороши для крупных жилых построек и коммерческих целей.
Что в итоге?
Таким образом, конденсационный котел благодаря своим характеристикам обеспечивает экономию топлива, разумное энергопотребление, так что его сравнительно высокая цена довольно быстро окупается.
При этом, конечно, надо помнить об определенных ограничениях его использования, но если вам нужна гибкая система, позволяющая решать сразу несколько задач, то конденсационный котел – это ваш выбор.
