Устройство и принцип работы газового конденсационного котла

Газовый конденсационный котел — обогреватель, предназначенный для отопления помещений и нагрева воды для хозяйственных нужд. В нем используют наибольшее количество теплоты путем конденсации продуктов сгорания на стенках теплообменника. Для процесса конденсации добиваются снижения температуры обратной подачи воды до «точки росы». Идеально для выполнения этой задачи подходит система «теплый пол».

Устройство агрегата

Конструктивно кондиционный котел отопления не сильно отличается от обычных газовых обогревателей. Благодаря некоторым дополнительным элементам их работа происходит по-другому. К основным деталям и устройствам относятся:

• камера сгорания;
• первичный теплообменник;
• камера охлаждения парогазовой смеси;
• экономайзер (вторичный теплообменник);
• емкость для сбора конденсата;
• дымоход;
• циркулирующий водяной насос.

Первичный теплообменник с распределенной радиальной циркуляцией состоит из камеры сгорания на водяной бане и серии труб, закрученных в три витка различного диаметра, связанными в начале и конце с двумя коллекторами, которые организовывают подачу и отбор воды.

Температура воды регулируется на пульте управления через электронные датчики, которые гарантируют простое функционирование и возможность работать при низком водяном давлении — до 0,05 бар. Производство горячей санитарной воды доверено вторичному теплообменнику.

Он изготовлен из медной ребристой трубки, помещенной в корпус из нержавеющей стали. Горелка с предварительным смешиванием изготовлена из специальной металлической фибры. Смесь воздуха и газа в строго определенном количестве подается внутрь горелки, где возникает короткое пламя.

Эта смесь является прекрасным топливом и разрешает получить оптимальный процесс горения с высоким КПД, низким выделением CO и оксида азота. Горелка регулирует и контролирует соотношение между воздухом и газом.

Когда уменьшается запрашиваемая мощность, производительность увеличивается, вместо того, чтобы уменьшаться, как случается с котлами, в которых отсутствует такой тип горелки.

Принцип действия

Основной задачей конденсационного газового котла считается обеспечение меньших затрат тепловой энергии, идущей на нагрев теплоносителя. Решение этого вопроса достигается за счет использования для обогрева, кроме энергии сгорания, выделенного количества тепла при образовании конденсата.

Энергия, затраченная на образование пара при работе котлов, не теряется попусту, а тоже используется и приносит дополнительную эффективность. Остывший теплоноситель из системы по основному контуру поступает в теплообменник, где происходит непосредственный его нагрев от газовой горелки.

Горячая вода попадает в экономайзер и сталкивается с охлажденной водой, поступающей по обратному трубопроводу. На поверхности вторичного теплообменника происходит процесс конденсации.

После этого процесса выделяется дополнительная энергия, которая в обычных котлах улетучивается, а в конденсационных обогревателях идет на дополнительный нагрев теплоносителя. Осуществляется такой процесс за счет обдува отработанными газами вторичного теплообменника. В этом заключается главное отличие.

Конденсатные котлы обладают резервуарами для сбора конденсата, который затем удаляется из устройства в проточную канализацию. Частично нагретая вода из экономайзера поступает в основной теплообменник. Так как вода уже теплая, то для ее нагрева потребуется меньший расход топлива.

Популярные модели

Практически все производители газовых котлов выпускают обогреватели такого вида. Отличаются они друг от друга мощностью, способом монтажа, системой управления и стоимостью. К наиболее популярным моделям относятся:

1. 1. Vaillant eco TEC plus VU INT IV 346/5−5H — одноконтурный обогреватель от немецких производителей, который устанавливают на стену. Обладает коэффициентом полезного действия, превышающим 100%. Расход газа составляет 3,5 м³/час, мощность — 34,7 квт. Для изготовления теплообменника используют нержавеющую сталь, что позволяет увеличить срок службы агрегата.
2. 2. Buderus Logamax plus GB 172−32iK — двухконтурный котел, способный без бойлера производить нагрев воды для горячего водоснабжения. Корпус обладает привлекательным внешним видом, а передняя панель выполнена из черного титанового стекла. Коэффициент полезного действия обогревателя — 109%.
3. 3. Baxi LUNA Platinum+ 1.32 — одноконтурный обогреватель, выпускаемый в Италии. Представляет собой настенный агрегат, который предназначен для работы в отоплении. Корпус экономайзера и основного теплообменника выполнены из нержавеющей стали.
4. 4. Wolf CGB 2−24 — этот обогреватель обладает высоким КПД, около 110%. Расход топлива — 2,79 м³ при мощности 24 квт. Единственный его недостаток — это высокая стоимость, которая составляет почти 200 тыс. рублей.

При выборе конденсационного котла потребители учитывают мощность, расход топлива и материал, из которого выполнен теплообменник.

Преимущества конденсатных обогревателей

Практически все котлы, произведенные по такой технологии, обладают высоким коэффициентом полезного действия, который не бывает ниже 100%. В классической физике практически таких результатов не встречается.

Объясняется это тем, что в этом случае применяется несколько другая формула расчетов. У температуры сгорания существует две крайние точки: высшая и низшая. Высшее значение получается из суммы низшей и температуры образования конденсата.

Полученный результат и определяет коэффициент полезного действия. Тепло, относящееся к низшему показателю, в полном объеме используется в первом теплообменнике. Тепловая энергия, получаемая путем конденсации, составляет от 8 до 11% от общего объема тепла.

Поэтому и получается окончательный результат от 108 до 111%. Конденсационные котлы имеют и ряд других преимуществ:

1. 1. Обогреватели небольшой мощности обладают небольшими размерами и не занимают много места в квартире или загородном доме.
2. 2. Расход топлива на 35% меньше, чем у обычных агрегатов.
3. 3. Котел можно подобрать точно под расчетные параметры и не переплачивать за лишнюю мощность.
4. 4. Конденсатное оборудование на 70% более экологичное, чем обычные газовые котлы.
5. 5. Вместо металлических дымоходов, можно устанавливать более дешевые пластиковые трубы, так как выхлопные газы обладают низкой температурой.

Конденсационный котел имеет как плюсы, так и минусы. Главный недостаток — это высокая цена, которая на 30—80% выше, чем у классических котлов. Правда, экономия топлива позволит в короткий срок восстановить этот ценовой дисбаланс.

Необходимо продумать способ отвода конденсата из-за наличия в нем кислоты. Котел средней мощности за сутки образует около 35 литров конденсируемой жидкости. К негативному фактору можно отнести низкую температуру нагрева воздуха в помещении.

Для правильной работы котла необходимо, чтобы температура теплоносителя в обратном трубопроводе не превышала 40 °C. Поэтому если в отоплении нет системы «теплый пол», то для обогрева следует ставить дополнительные батареи. В регионах с сильными морозами конденсационные котлы для обогрева помещений будут неэффективны.