«Скрытая» экономия Конденсационные котлы имеют высокий КПД благодаря тому, что они могут «возвращать» обратно теплоту, которая была затрачена при сжигании углеводородного топлива на образование молекул воды именно в виде пара. Для получения тепла в обычном газовом котле используется тепло реакции горения газа. Основные продукты сгорания газа – углекислый газ (CO2) и вода (H2O), некоторая часть угарного газа (СО), азотные и серные соединения – кислоты, прочие органические соединения и несгоревшие компоненты самого газа. Водяной пар, образующийся при сгорании топлива при высоких температурах, имеет «скрытую теплоту», которая позволяет воде находиться именно в газовой фазе. На это затрачивается энергия, которая отбирает часть тепла, полученного при горении. Это называется низшей теплотой сгорания (НТС или Qdi). На эффективность его работы влияют другие теплопотери: потери тепла с уходящими газами; потери из-за неполноты сгорания газа, вынесенного через дымоход; тепло неокисленных частиц углерода (сажа); потери тепла в окружающую среду (через корпус котла) и т. д. Современные автоматические регулируемые котлы прямого сгорания имеют высокий КПД – примерно 85 – 92%, однако имеют принципиальный недостаток – они не используют «скрытую» теплоту. Тепло, затраченное на поддержание основного продукта сгорания природного газа – воды в виде пара, можно получить назад при конденсации, т. е. при обратном переходе воды из газообразной фазы в жидкую. Вместе с НТС эта «скрытая» теплота в сумме дает т. н. высшую теплоту сгорания (ВТС или Qds). Максимальная теоретическая экономия энергии по конденсационной технологии при использовании «скрытой» теплоты конденсации для природного газа составляет – 11%, для сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%, а для дизельного топлива – 6%.

Прибавив эту возможную «скрытую» экономию к КПД традиционного котла получим, что условный КПД газового конденсационного котла превышает 100%. Поскольку конденсационные котлы, как правило, используют другой отопительный режим (+50°С в подающей магистрали, +30°С в обратной линии) по сравнению с традиционными газовыми котлами (режим +80 / +60°С), то и другие теплопотери (например, с уходящими газами и через корпус котла) у них тоже будут заметно меньше. Чем ближе температура дымовых газов к точке росы конденсационных котлов, тем эффективнее работает теплообменник и полнее извлекается «скрытая» теплота парообразования из сконденсированных паров. Поэтому общая эффективность (КПД) конденсационных котлов обычно 103 – 105%, и нередко достигает 110%. Экономия благодаря автоматике Старые газовые котлы регулировались вручную, а это значит, что большую часть времени они работали неэффективно. Помимо приготовления качественной газовоздушной смеси, максимально полно и эффективно сгорающей при данной температуре и давлении, нужно регулировать подачу тепла по потребности. Эффективно вручную это осуществить невозможно, поэтому автоматика конденсационных котлов регулирует также и расход теплоносителя в подающей линии. Благодаря модуляции котла и использованию «скрытой» теплоты экономия газа конденсационными котлами по сравнению со старыми газовыми колонками превышает одну треть. Мощность котла обычно выбирается с запасом для преодоления т. н. «зимнего максимума», когда в течение нескольких дней бывают сильные морозы. Традиционные котлы имеют максимальную эффективность на полной мощности (при зимнем максимуме), а при снижении наружной температуры работают за пределами области с максимальным КПД. Если установленная мощность, необходимая для данного помещения и системы ГВС, избыточна, то старый газовый котел сжигал топливо неэффективно. При низком потреблении тепла происходит перерасход газа. Конденсационные котлы имеют «плоскую» кривую эффективности (см. рис. 1) в широком диапазоне мощности. Благодаря автоматике конденсационных котлов их режим находится близко к максимальному КПД.

Рис. 1. Эффективность конденсационного (левая шкала) и традиционного котла (правая шкала) в зависимости от нагрузки Конденсационный котел оснащается модуляционной горелкой с полным предварительным смешением воздуха и газа. Такая горелка позволяет достичь глубокой модуляции мощности (до 17% от номинала), что не только уменьшает количество потребляемого газа, но, также, и воздуха, поступающего в камеру сгорания. Коэффициент избытка воздуха здесь значительно ниже, чем в традиционных котлах (<1.3), что способствует конденсации. Конденсация в модулируемом котле происходит даже при работе со стандартной радиаторной системой отопления. К тому же в нашем климате так называемые переходные периоды отопления (весна-осень, когда среднесуточные температуры на улице не ниже 0°C) достаточно продолжительны. В режиме пониженных нагрузок КПД конденсационного котла может достигать максимальных значений, в отличие от атмосферных газовых котлов, КПД которых в таком режиме падает из-за переизбытка воздуха. Помимо модулируемых горелок имеется и встроенный модуляционный насос. Он управляется электроникой котла и подстраивается под систему отопления, обеспечивая оптимальный температурный режим и экономию электроэнергии. Автоматика отслеживает работу прямых и смесительных контуров в системе и, в случае необходимости, снижает давление, развиваемое насосом. Автоматика назначает предустановленные режимы по графику – меняет температуру и расход теплоносителя по времени суток, дню недели, прочее. Таким образом, запас установленной мощности для «конденсационника» не так сильно сказывается на перерасходе газа. Например, конденсационные котлы BAXI нового поколения оснащены современной горелкой с полным предварительным смешением газо-воздушной смеси и работают с коэффициентом модуляции мощности 1:10 (1:9 на мощных моделях LUNA Duo-tec MP). Это означает, что конденсационный котел может обеспечивать широчайший диапазон тепловых нагрузок, например, котел мощностью 24 кВт может автоматически разгружаться до 2,4 кВт. Если же нужно увеличить мощность системы отопления (например, если при реконструкции жилища из-за пристройки увеличилась отапливаемая площадь или понадобилось больше горячей воды для ГВС), то не нужно покупать новый более мощный конденсационный котел – они хорошо работают в каскаде. Мощность отопительной системы можно быстро нарастить без существенной переделки всей системы. В каскаде можно проводить глубокую модуляцию тепловой системы путем регулировки и отключения котлов, установленных по каскадной схеме. Основные достоинства конденсационных котлов: • малые габариты, небольшой вес оборудования и занимаемой площади; • экономия газа до 35% за сезон за счет высокой эффективности (до 109%); • глубокая модуляция (значительная экономия газа при малых нагрузках); • возможность каскадной установки (до 16 котлов в одном сегменте); • низкий уровень шума и пониженная вибрация (по сравнению с традиционными котлами с наддувом); • экономия на дымоходе (возможность выброса дымовых газов через стену, значительно меньший диаметр); • низкие выбросы соединений азота и CO2 (в 5 – 7 раз ниже, чем у традиционных котлов). Срок окупаемости конденсационного оборудования, несмотря на его бoльшую стоимость, за счет экономии газа до 35% за сезон будет меньше, чем у нового традиционного котла одинаковой мощности. Такая экономия достигается за счет высокого КПД и глубокой модуляции. Причем, чем больше мощность котла, тем эффект экономии больше, и тем меньшим окажется срок окупаемости. Особенности установки конденсационников При замене старого газового котла на конденсационное оборудование нужно обязательно уделить внимание электропитанию, дымоудалению. Нужно очистить систему отопления от шлама и отложений, установить умягчитель воды, циркулирующей в системе отопления, провести систему отвода кислотного конденсата. Стабильность электропитания (переменный ток 230 В, частота 50 Гц) синусоидальной формы и без высокочастотных импульсов – важный вопрос, особенно для наших электросетей. Электрическую «грязь» не удается устранить простым стабилизатором напряжения. Понадобится также фильтр высокочастотных импульсов (т. н. УЗИП – устройств защиты от импульсных перенапряжений). Иногда потребуется установить трансформатор с гальванической развязкой. Важно проверить заземление и зануление автоматики котла, чтобы разность потенциала между ними не превышала 0,5В. Перед подсоединением нового котла к системе отопления необходимо тщательно промыть все трубы системы отопления для удаления возможных посторонних частиц, удалить отложения и накипь. Это важно не только в старых, уже поработавших несколько лет системах, но и при монтаже новой системы. Новые отопительные приборы и трубы содержат в себе технологические остатки производственного процесса. После монтажа труб, радиаторов и других элементов системы количество таких остатков может только увеличиться. Именно поэтому рекомендуется промывать всю систему после окончания монтажных работ, а также устанавливать фильтр на трубе возврата системы отопления и запорные краны на трубах подачи и возвратной линии системы отопления.

Рис. 2. Пример компоновки раздельного комплекта с аксессуарами: 1) переходной комплект на раздельные трубы; 2) труба эмалированная O80 мм, 500 мм; 3) декоративная внутренняя накладка, O100 мм; 4) отвод 90° алюминиевый эмалированный, O80 мм; 5) единый горизонтальный наконечник для раздельных труб; 6) вертикальный комплект для сбора конденсата. На схеме указан уклон и его направление. i=0.01 означает уклон не менее 1 см на каждый метр длины. Для контроля жесткости воды рекомендуется ставить систему умягчения воды. При использовании в системе отопления незамерзающих теплоносителей, важно следовать рекомендациям производителя котлов и использовать только разрешенные им составы в назначенных пропорциях. Необходимо помнить, что использование антифриза высокой концентрации может привести к перегревам теплообменника котла из-за недостаточного теплосъема. Очень важная переделка – ревизия системы дымоудаления и подвода достаточного количества воздуха для сгорания. Для того, чтобы гарантированно решить вопрос удаления продуктов сгорания рекомендуется устанавливать системы дымоходов, поставляемые производителем котла (см. рис. 2). Удаление дымовых газов в конденсационных котлах происходит с некоторыми отличиями, которые связаны, в первую очередь, с невысокой температурой отходящих газов (40°С – 80°С) и с конденсатом, образующимся в дымовой трубе. Конденсат имеет кислотную реакцию, поэтому дымоход изготавливается из коррозионностойкого материала. Внутри котла есть специальные патрубки, по которым конденсат будет сливаться в канализацию. Вместо и вместе Современные конденсационные газовые котлы – это современная автоматика, экологичность, экономия газа, удобство и надёжность. Чтобы радикально решить вопрос экономии газа, одной замены старого котла недостаточно. Вместе с конденсационными котлами в частном доме можно установить гелиоколлекторы. Для этого производители предлагают насосные группы, баки-аккумуляторы и сами солнечные тепловые коллекторы со вспомогательным оборудованием. Большинство производителей предлагают комплектные решения комбинированных систем газового конденсационного отопления с использованием солнечной энергии. Такие решения сбалансированы и гарантированно работают с максимальной эффективностью и экономией газа для ГВС, особенно между отопительными периодами. #отопление