Строительство
и архитектура/5. Теплогазоснабжение и вентиляция
Кубис
В.А.
Пензенский государственный университет архитектуры и
строительства, Россия
Использование
конденсационных котлов при отоплении квартир и домов
Наиболее технологическими являются
конденсационные газовые котлы.
В
обычном газовом котле продукты сгорания в виде горячих отходящих газов
проходят через теплообменник котла, где отдают большую часть своей энергии
теплоносителю. Большую, да не всю. Отходящие газы через дымоход выбрасываются
в атмосферу, при этом теряется часть неиспользованной теплоты, поскольку
вместе с газами уходит и водяной пар, образующийся при сгорании топлива. Именно
этот пар и уносите собой скрытую энергию, которую способен сохранять и
передавать системе отопления конденсационный котел. [3]
Принцип
работы конденсационного котла был известен более ста лет назад, но эффективно
использовать его стали относительно недавно - как только появилась возможность
использования при изготовлении котлов устойчивых к коррозии сплавов и различных
марок нержавеющей стали.
В этом
различии терминов высшей и низшей
теплоты сгорания и заключается наличие в технических характеристиках
конденсационных котлов коэффициента полезного действия порядка
108-109%, но в любом случае более 100%. Но и при вычислении КПД на основе
значения высшей теплоты сгорания величина КПД конденсационных котлов
получается достаточно высокой, и значительно выше, чем обычных газовых котлов.
Также
среди преимуществ конденсационных котлов можно назвать их более
высокую экономичность, примерно на 15-20% выше в сравнении с обычными. Кроме
того, в таких котлах используются высокотехнологичные горелки, которые обеспечивают
приготовление топливно-воздушной смеси в оптимальных для данного режима горения
пропорциях(с непрерывным контролем соотношения «газ -воздух»), что сводит к
минимуму вероятность неполного сгорания топлива. В результате в отходящих
газах значительно снижается количество вредных выбросов, а низкая температура
отходящих газов, зачастую ниже 40 °С, позволяет использовать дымоходы из
пластмассы, что уменьшает затраты на их монтаж.
Удаление
дымовых газов, как правило, осуществляется через коаксиальные дымоходы, обычно
изготовляемые из термостойкого пластика. А управляемый электроникой насос
оптимизирует мощность отопления, экономит электроэнергию и снижает шум от
протекающего в отопительной системе теплоносителя.
Каким бы совершенным
ни был котёл, эффективность его работы в значительной степени зависит от
параметров системы отопления. Чем ниже температура воды, тем более полно будет
происходить конденсация водяного пара, а значит, тем большая доля скрытой
теплоты будет возвращаться в систему. Таким образом, тем выше будет и КПД
котла. Разумеется, и систему отопления под конденсационный котел следует
применять соответствующую, рассчитанную на более низкую температуру
теплоносителя. При проектировании нужно ставить условие, чтобы температура
теплоносителя в обратном контуре не превышала 60 °С при любых условиях снаружи.
В таком случае при относительно небольшом морозе температура в обратной линии
будет составлять около 45-50 °С и котел будет работать в режиме конденсации.
Все необходимые условия соблюдаются в напольных системах отопления или
системах низкотемпературного панельного отопления. Режим конденсации в этом
случае обеспечивается в течение всего периода отопления. Необходимое условие
для работы котла в конденсационном энергосберегающем режиме - температура
теплоносителя на входе в котел менее 57 °С. Чем температура ниже, тем лучше
будет происходить конденсация и тем выше будет КПД котла.
Но даже если
установить такой котел на место старого обычного, не меняя систему отопления,
все равно большую часть времени он будет работать с эффектом конденсации, то
есть более эффективно. Связано это с тем, что самые холодные дни составляют в
нашем климатическом поясе порядка 10% длительности отопительного периода,
следовательно, в течение девяти десятых этого периода конденсация возможна.
Наконец,
конденсационные газовые котлы могут быть как одно-, так и двухконтурными,
применяемыми как для отопления, так и для нагревания горячей воды, и мощность
их может составлять 20-100 кВт. Для бытовых целей этого более чем достаточно, а
для промышленного или офисного применения выпускаются более мощные модели в
напольном исполнении. Предлагаются также комплекты для подключения котлов,
расширительные баки, нейтрализаторы конденсата в зависимости от мощности
установки, средства для нейтрализации, предохранительные устройства, а также
комплекты трубной обвязки котлов и подключения гидравлической стрелки, системы
отвода дымовых газов. В Европе это самый массовый тип отопительных приборов, а
во многих странах установка любых других газовых котлов, кроме конденсационных,
запрещена. Причина - более низкие выбросы вредных веществ и более высокий КПД.
Так некоторые государства заботятся о своих гражданах, запрещая продавать не экономичное
и не экологичное оборудование.
Настенные конденсационные котлы давно широко распространены в
Европе, где они занимают около 70% рынка газовых котлов.
Большинство современных конденсационных котлов предлагаются с
теплообменниками из двух принципиально разных материалов:
· алюминий (а также силумин – сплав алюминия
и кремния);
· нержавеющая сталь (с разной концентрацией
легирующих элементов).
Алюминий
характеризуется меньшим весом и лучшей теплопроводностью, что дает возможность
производить компактные теплообменники. Однако нержавеющие конденсационные котлы
за счет особой конструкции теплообменника также обладают малыми габаритами и
весом без ущерба для эффективности.
При этом алюминиевые теплообменники крайне неустойчивы к воздействию
кислотного конденсата, образующегося при работе конденсационного котла. И это их
основной недостаток. Разрушение алюминия происходит под воздействием
растворенных в конденсате кислот.
При сжигании топлива в дымовых газах присутствует вода в виде пара,
которая в конденсационных котлах конденсируется (за счет охлаждения дымовых
газов) с выделением
дополнительной скрытой теплоты
Вода вступает в реакцию с другими компонентами дымовых газов с
образованием ряда кислот.
При
этом даже оксидная защитная пленка Al2O3 на поверхности
теплообменника не защищает его должным образом из-за ее повреждений при
регулярной чистке теплообменника от осадков.
Нержавеющая
сталь, в свою очередь, не подвергается коррозии под воздействием конденсата
Вместе
с тем далеко не каждая марка нержавеющей стали стойко выдерживает воздействие
конденсата. Эксплуатационная надежность нержавеющего теплообменника
определяется составом стали, наличием в ней определенных легирующих элементов
[2]
Выводы:
В
ближайшие годы продолжится динамика роста внедрения конденсационных бытовых
котлов в жилищно-коммунальный сектор;
Увеличение
числа производителей не приведет к значительному росту цен на данные котлы;
Возможно
расширение внедрения схем отопления с пониженной температурой теплоносителя;
1.
Газета «Аргументы и факты» №10 (1687) от 6 марта 2013
года.
3.
http://www.buildingdream.ru