Kondenzacioni kotao - za i protiv, princip rada

Stalno rastući trošak energije potisnuo je naučnike i inženjere da stvore novi tip generatora topline - kondenzacijski kotao. Kada je instaliran u niskotemperaturnom sustavu grijanja, kondenzator kondenzata može pokazati učinkovitost iznad 100%. Kako to postižete? Koji je princip rada kondenzacionog gasnog kotla? Koje su njegove prednosti i nedostaci? Nakon što pročitate naš članak, saznat ćete sve ili gotovo sve.

Princip rada kondenzacijskog kotla

Kondenzacijski kotao je mlađi brat najčešćeg konvekcijskog kotla na plin. Princip potonjeg je izuzetno jednostavan i razumljiv čak i ljudima koji su slabo upoznati sa fizikom i tehnologijom. Gorivo za plinski kotao, kao što mu i ime kaže, je prirodni (deblo) ili ukapljeni (balon) plin. Prilikom sagorevanja plavog goriva, kao i svih drugih organskih materija, stvaraju se ugljični dioksid i voda i oslobađa se velika količina energije. Oslobođena toplota ide na zagrevanje rashladne tečnosti - tehnička voda koja cirkuliše kroz sistem grejanja kod kuće.

Efikasnost kotla za gasnu konvekciju je ~ 90%. To nije tako loše, barem, više nego što je to slučaj kod tekućih i krutih generatora topline. Međutim, ljudi su oduvek nastojali da ovu figuru dovedu što je moguće bliže cenjenim 100%. S tim u vezi, postavlja se pitanje: kuda ide ostalih 10%? Odgovor je, nažalost, prozaičan: uletite u lulu. Zaista, proizvodi sagorevanja gasa koji napuštaju sistem kroz dimnjak se zagrevaju na veoma visoku temperaturu (150-250 ° C), što znači da se 10% izgubljene energije troši na zagrevanje vazduha van kuće.

Znanstvenici i inženjeri već dugo tragaju za mogućnošću potpunijeg povrata topline, ali je tehnološka realizacija njihovih teoretskih razvoja pronađena prije samo 10 godina, kada je nastao kondenzacijski kotao.

Koja je njegova fundamentalna razlika od tradicionalnog konvekcijskog generatora topline na gas? Nakon obrade glavnog procesa spaljivanja goriva i prenošenja značajnog dijela topline koja se oslobađa u izmjenjivač topline, kondenzat kondenzira plinove izgaranja do 50-60 ° C, tj. Do točke kada počinje proces kondenzacije vode. Već je to dovoljno da se značajno poveća efikasnost, u ovom slučaju - količina toplote koja se prenosi na rashladno sredstvo. Međutim, to nije sve.

Tradicionalni gasni kotao

Kondenzacioni kotao - za i protiv, princip rada

Kondenzacioni gasni kotao

Kondenzacioni kotao - za i protiv, princip rada

Kod 56 ° C - kod tzv. Tačke rošenja - voda prelazi iz parnog stanja u tekućinu, drugim riječima, dolazi do kondenzacije vodene pare. Istovremeno se oslobađa dodatna energija, u jednom trenutku potrošena na isparavanje vode, au običnim gasnim kotlovima se gubi zajedno sa isparavajućom mešavinom para-gas. Kondenzacioni kotao je u stanju da “podigne” toplotu koja nastaje u procesu kondenzacije vodene pare i prenosi je na rashladno sredstvo.

Proizvođači kondenzacionih generatora topline neprestano skreću pažnju svojih potencijalnih kupaca na neuobičajeno visoku efikasnost uređaja koje proizvode - iznad 100%. Kako je to moguće? U stvari, nema kontradikcija kanonima klasične fizike. Samo u ovom slučaju, koristite drugačiji sistem kalkulacija.

Često, procjenjujući efikasnost kotlova za grijanje, izračunava se koliko se oslobođene topline prenosi na rashladno sredstvo. Toplina, "uzeta" u običnom kotlu, i toplota iz dubokog hlađenja dimnih gasova će dati ukupno 100% efikasnosti. Ali ako ovdje dodamo i toplinu oslobođenu za vrijeme kondenzacije pare, dobit ćemo ~ 108-110%.

Sa stanovišta fizike, takvi proračuni nisu potpuno tačni. Prilikom izračunavanja efikasnosti potrebno je uzeti u obzir ne oslobođenu toplotu, već ukupnu energiju koja se oslobađa prilikom sagorijevanja mješavine ugljikovodika određenog sastava. Ovo će uključiti energiju utrošenu na prenos vode u gasovito stanje (kasnije oslobođeno u procesu kondenzacije).

Iz ovoga proizilazi da je efikasnost, koja prelazi 100%, samo lukav potez trgovaca koji iskorištavaju nesavršenost zastarjele formule za izračunavanje. Ipak, treba priznati da, za razliku od konvencionalnog konvekcijskog kotla, kondenzacioni kotao može „istisnuti“ sve ili skoro sve iz procesa sagorevanja goriva. Pozitivne tačke su očigledne - veća efikasnost i manja potrošnja fosilnih resursa.

Uređaj glavnih jedinica kondenzacijskog kotla

Sa strukturne tačke gledišta, kondenzacijski kotao nije mnogo, ali je još uvijek različit od normalnog plinskog.Njegovi glavni elementi su:

komora za sagorijevanje opremljena gorionikom, sistemom za napajanje gorivom i ventilatorom za puhanje zraka;
izmjenjivač topline br. 1 (primarni izmjenjivač topline);
komora dodatno hlađenje pare i gasa do temperature od 56-57 ° C;
izmjenjivača topline br. 2 (kondenzacijski izmjenjivač topline);
kondenzata;
dimnjaka za ispuštanje hladnoće
pumpa koja cirkulira vodu u sistemu.

Kondenzacioni kotao - za i protiv, princip rada

1. Dimnjak.
2. Ekspanziona posuda.

3. Površine za prijenos topline.
. Modulirani plamenik. 5. Ventilator plamenika.
6. Pumpa.
7. Kontrolna tabla. U primarnom izmjenjivaču topline koji je povezan s komorom za izgaranje, nastali plinovi se hladi na temperaturu koja je znatno viša od točke rošenja (u stvari, konvencionalni konvekcijski plinski kotlovi izgledaju ovako). Zatim se smjesa dima silom šalje u kondenzacijski izmjenjivač topline, gdje se dalje hladi na temperaturu ispod točke rosišta, tj. Ispod 56 ° C. U ovom slučaju, vodena para se kondenzira na zidovima izmjenjivača topline, "odustaje od potonjeg". Kondenzat se skuplja u posebnom rezervoaru, odakle teče kroz kanalizaciju.
Voda koja igra ulogu rashladne tekućine se kreće u suprotnom smjeru od smjese para-plin. Hladna voda (povratna voda za grijanje) je prethodno zagrijana u kondenzirajućem izmjenjivaču topline. Zatim ulazi u primarni izmjenjivač topline gdje se zagrijava na višu temperaturu koju postavlja korisnik.
Kondenzat je, nažalost, ne čista voda, kao što mnogi vjeruju, već mješavina razrijeđenih neorganskih kiselina. Koncentracija kiselina u kondenzatu je niska, ali s obzirom na to da je temperatura u sistemu uvijek visoka, može se smatrati agresivnom tekućinom. Zbog toga se u proizvodnji takvih kotlova (i prije svega kondenzacijskih izmjenjivača topline) koriste kiselootporni materijali - nehrđajući čelik ili silumin (aluminij-silikonska legura). Izmjenjivač topline se obično lijeva, jer su varovi ranjiva točka - tu počinje proces korozivnog razaranja materijala.
Para se mora kondenzirati na kondenzacijskom izmjenjivaču topline. Sve što je ušlo u dimnjak, s jedne strane, gubi se na grijanje, as druge - ima destruktivan učinak na materijal dimnjaka. Upravo iz tog razloga dimnjak je napravljen od nerđajućeg čelika ili plastike otporne na kiseline, a na njegove horizontalne sekcije je pričvršćen mali nagib tako da se voda koja nastaje tokom kondenzacije neznatnih količina pare, koja još ulazi u dimnjak, odvodi natrag u kotao. Treba uzeti u obzir da se dimni plinovi koji izlaze iz kondenzata snažno hladi, a sve što se ne kondenzira u kotlu, mora se kondenzirati u dimnjaku.

U različito doba dana, potrebne su različite količine toplote iz kotla za grijanje, koje se može regulirati pomoću plamenika. Plamenik na kondenzacijskom kotlu može biti moduliran, tj. S mogućnošću glatke promjene snage tijekom rada, ili nemodeliran - s fiksnom snagom. U drugom slučaju, kotao se prilagođava zahtjevima vlasnika promjenom frekvencije plamenika. Većina modernih kotlova za grijanje privatnih kuća opremljeni su simuliranim plamenicima.
Dakle, nadamo se da ste dobili opštu ideju o tome šta je to kondenzacioni kotao, kako funkcioniše i na kojem principu radi. Međutim, najverovatnije, ova informacija neće biti dovoljna da bi se razumelo da li je vredno da vas lično kupite takvu opremu. Da bismo vam pomogli da donesete ovu ili onu odluku, ispričat ćemo vam sve prednosti i nedostatke, prednosti i nedostatke kondenzacijskog kotla, uspoređujući ga s tradicionalnim konvekcijskim kotlom.
Prednosti kondenzacijskog kotla

Lista prednosti kondenzacijskog kotla je impresivna, što u konačnici objašnjava rastuću popularnost ove vrste grijaće opreme:

Ušteda goriva u poređenju sa konvencionalnim konvekcijskim kotlom, može dostići 35%.

Smanjenje štetnih emisija tokom prelaska sa tradicionalnih modela na kondenzacione modele procjenjuje se na prosječno 70%.

Mala temperatura dimnih plinova omogućava ugradnju plastičnih dimnjaka koji su znatno jeftiniji od klasičnih čeličnih.

Niska buka povećava nivo udobnosti ljudi koji žive u kući.

Porazgovarajmo o nekim od navedenih prednosti kondenzacijskih kotlova detaljnije.

Ušteda goriva kada se koristi u niskotemperaturnim sistemima

Potrošnja goriva direktno ovisi o snazi opreme i opterećenju koje nameće sustav grijanja.Za zagrijavanje kuće s površinom od 250 m134 2
, dovoljan je kondenzacioni kotao od 28 kilovata s maksimalnom brzinom protoka plina od 2.85 m 3> 135 / h. Klasični kotao istog kapaciteta potrošiće 3.25 m
3 / h. Pod uslovom da kotao radi šest mjeseci od dvanaest, uštedjet ćete oko 3.000 rubalja godišnje. (po tekućim cijenama za glavni gas za ruske potrošače). Verovatno je teško uštedjeti značajnu uštedu - ona ne pokriva čak ni razliku u troškovima godišnjeg održavanja kotlova.
Ali pogledajmo situaciju očima prosječnog europskog potrošača, kome prirodni plin košta četiri do pet (ili čak više) puta skuplje. Iznos uštede u ovom slučaju će biti oko 300 eura, ali se isplati boriti. Potrošnja plina u kondenzacijskim bojlerima različitih kapaciteta:

Smanjenje štetnih emisija

Kada se spaljuju fosilna goriva gas ugljen dioksida prilikom interakcije sa vodom. Osim toga, u svakom gorivu uvijek postoje nečistoće spojeva sumpora, fosfora, dušika i niz drugih elemenata. Prilikom sagorijevanja od njih se formiraju odgovarajući oksidi, koji u kombinaciji s vodom proizvode i kiseline.

U konvencionalnim konvekcijskim kotlovima, vodene pare pomiješane s kiselinama (ugljen, sumpor, dušik, fosfor) se ispuštaju u atmosferu. Kondenzacioni kotlovi nemaju ovaj nedostatak: kiseline ostaju u kondenzatu. Međutim, imajući u vidu probleme sa odlaganjem kondenzata, ozloglašena ekološka prihvatljivost ove opreme može biti dovedena u pitanje.

Potrošnja kondenzacijskog kotla

Kondenzacijski kotao sa svim njegovim prednostima ne može se nazvati idealnom opremom za grijanje, jer nije bez nedostataka:

visoka cijena; 47> visoki troškovi izmjenjivača topline (i, posljedično, potreba za pažljivim praćenjem stanja cijelog sustava grijanja);

neodgovarajuće korištenje u visokotemperaturnim sustavima;

poteškoća u iskorištavanju kondenzata;

osetljivost na kvalitet vazduha.

Cijena

Za dodatne postotke toplinske energije morate platiti. Tehnički gledano, kondenzacioni kotao je složeniji i stoga skuplji. Trošak dobrog domaćeg kondenzata od poznatog proizvođača je nekoliko puta veći od cijene klasične jedinice istog kapaciteta. Naravno, takva oprema se kupuje više od jedne decenije, što znači da ima smisla dati prednost inovativnim tehnologijama koje povećavaju udobnost rada.
Uobičajeno, svi modeli kondenzacijskih kotlova mogu se podijeliti u tri cjenovne kategorije - premium, srednja i ekonomska klasa:
1. Premium klasa je dizajnirana za nekoliko kupaca. Kondenzacijski kotlovi Premium klase uključuju, na primjer, modele njemačkih marki. Ova oprema je efikasna u radu i praktična u radu, zadovoljava evropske ekološke standarde, izrađena je od visokokvalitetnih materijala. "Premium" kotlovi imaju mnoge korisne funkcije koje značajno povećavaju nivo komfora tokom njihovog rada: programiranje režima rada (na primer, održavanje sobne temperature na minimalnom nivou u odsustvu vlasnika ili blagi pad temperature noću), regulacija zavisna od vremenskih uslova, inteligentna interakcija sa drugim generatorima toplote , daljinski upravljač koristeći poseban program na mobilnom telefonu, itd. Jedini negativ je visoka cijena.
2. Srednja klasa uključuje jeftinije robe, ali sa nešto skromnijim potrošačkim kvalitetima. To su ekonomične i ekološki prihvatljive jedinice koje zadovoljavaju sve zahtjeve i pružaju visoke performanse. Odlikuju se širokim spektrom funkcija i opremljeni su automatskim sistemom upravljanja koji samostalno mijenja parametre ovisno o temperaturi medija za prijenos topline i zraka u prostoriji. 3. Ekonomska klasa je namenjena onima koji su spremni da prihvate niže nivoe udobnosti radi ekonomije. "Masovni" proizvod uvijek vodi u smislu prodaje. Vodeće pozicije na tržištu kondenzacionih kotlova u ekonomskoj klasi pripadaju korejskim i slovačkim kompanijama. Njihovi proizvodi su dva ili više puta jeftiniji od premium modela. Još jedna prednost ove opreme je njeno prilagođavanje ruskim uslovima rada. Niskotarifne kondenzatorske jedinice sa jednostavnom funkcionalnošću tiho tolerišu prekide u napajanju i padove pritiska kada skupa automatizacija prestane da radi.

Procjenjujući vaše financijske mogućnosti, morate uzeti u obzir neizbježne troškove instalacije i puštanja u rad opreme, što će vas također koštati vrlo, vrlo skupo.

Treba imati na umu da tokom rada kondenzacijski kotao osigurava uštedu plina.Međutim, ova ušteda je toliko prividna da se investicija neće uskoro isplatiti. To znači da pre kupovine kondenzacione toplote vredi napraviti preliminarnu procenu: da li će troškovi uštede goriva opravdati visoku cenu opreme.

Pozitivan ekonomski efekat od nabavke takvog kotla treba očekivati samo pod određenim uvjetima - ako se ugrađuje u trajno projektiranu novu (čitanu "u izgradnji") kuću s organiziranim niskotemperaturnim sustavom grijanja podnog grijanja. Veličina efekta direktno ovisi o prosječnoj zimskoj temperaturi, tj. O regiji u kojoj se kuća nalazi (princip je jednostavan: što je više topline potrebno, to je u ovoj tehnici više smisla).

Visoka cijena izmjenjivača topline

Izmjenjivač topline je tehnički složen i skup element. U slučaju njegovog neuspjeha, vi, kako kažu, "uđite na glavu." Za novac koji ćete potrošiti na kupovinu novog izmjenjivača topline i za plaćanje posla zamjene, lako možete kupiti novi konvekcijski kotao istog kapaciteta.
Iz ovoga slijedi da je potrebno pažljivo pratiti stanje izmjenjivača topline. Isperite ga kada se začepe, to će biti izuzetno teško. Prilikom ugradnje kondenzacijskog kotla, potrebno je provesti reviziju cijelog sustava grijanja - u njemu ne smije biti zahrđanih cijevi i radijatora.
Sigurnost izmjenjivača topline ovisi o kvaliteti korištenog rashladnog sredstva. Voda mora biti meka, inače će se cijevi brzo razviti unutar vage. Prisustvo hrđe, stranih materija, soli kalcijuma i gvožđa u vodi je neprihvatljivo.

Budući da kondenzat sadrži kiseline, izmjenjivač topline mora biti u stanju da izdrži njihove efekte. Najčešće se izmjenjivači topline izrađuju od silumina i visokokvalitetnog nehrđajućeg čelika. Izmjenjivač topline iz silumina proizvodi se lijevanjem metala. Zbog niže cijene materijala i tehnologije proizvodnje, ovi izmjenjivači topline su jeftiniji u usporedbi s izmjenjivačima topline od nehrđajućeg čelika. Međutim, ovi izmjenjivači topline imaju nedostatak - oni su manje otporni na agresivne kisele sredine.

Izmjenjivači topline od nehrđajućeg čelika izrađuju se zavarivanjem pojedinih dijelova. Konačni trošak takvih izmjenjivača topline je viši nego kod siluminskih. Međutim, oni bolje podnose kiselo okruženje i dodaju pouzdanost opremi.

Neodgovarajuća upotreba u visokotemperaturnim sustavima

Obećana efikasnost od 108-110% može se dobiti ne uvijek - stvarna vrijednost ovisi o sustavu grijanja. Postoje dva fundamentalno različita tipa sistema grijanja - visoka temperatura i niska temperatura. Oni se razlikuju u temperaturnom opsegu rashladnog sredstva na ulazu i izlazu generatora toplote.

U konvencionalnim visokotemperaturnim sistemima grijanja, odnos temperature dovodne vode i vode u povratnom krugu je obično 75-80 ° C do 55-60 ° C. Sistem sa kondenzacionim kotlom je efikasan samo u režimu niskih temperatura, tj. Kada je odnos temperature dovoda i povratka 50-55 ° C do 30-35 ° C. Ovaj odnos je idealan ako se grijanje kuće provodi uz pomoć toplih podova. Inače, za zagrijavanje prostorije bit će potrebno ugraditi dodatne radijatore s povećanom korisnom površinom od 2,5-3 puta, izračunatom za temperaturu nosača topline ne višu od 50 ° C.
Efikasnost kondenzacijskog kotla određuje se prvenstveno temperaturom rashladnog sredstva na ulazu. Razlog je jednostavan: što je niža temperatura vode u povratnom krugu, to je intenzivnija kondenzacija. Efikasnost kotla u niskotemperaturnom sistemu grejanja (ulazna / izlazna temperatura je oko 30/50 ° C) može dostići iste 108-110%. Ako je takav kotao napravljen da radi u visokotemperaturnom sistemu (60/80 ° C), onda neće biti kondenzata, a efikasnost će pasti na 98-99% - to je više od konvencionalnih konvekcijskih kotlova, ali manje nego što bi moglo biti. Dakle, ako želite izvući maksimalnu korist iz kondenzata, odluka o njegovoj instalaciji mora biti donesena u fazi projektovanja kuće. Ako kupite takav kotao za postojeću kuću sa postojećim sistemom grijanja, to znači neizbježnu rekonstrukciju zgrade, zamjenjujući visokotemperaturni radijatorsko grijanje niskotemperaturnim sistemom podnog grijanja (i takav veliki popravak je opet značajan trošak, a ekonomski učinak cijelog pothvata je izgubljen).
Teško je koristiti kondenzat

Upotreba kondenzacijskog kotla uključuje odlaganje kondenzata. A potonji se formira u značajnim količinama - jedan litar kubnog metra sagorelog gasa. Na primer: kotao kapaciteta 25 kW po satu troši oko 2. 8 m³ gasa, tj. Za samo jedan sat rada, izdvaja se nešto manje od 3 litre kondenzata, dnevno - 70 litara.

Podsjetimo se da je kondenzat otopina kiselina, što znači da pitanje gdje ga staviti nije uopće besposleno. Pa, ako je vaša kuća povezana sa centralizovanim kanalizacionim sistemom. Čak i po strogim evropskim standardima, kotlovi s kapacitetom do 28 kW ne zahtijevaju posebno korištenje kondenzata. Pretpostavlja se da se takva količina kondenzata u dovoljnoj mjeri razrjeđuje otpadnim vodama kućanstva kako ne bi naštetila kanalizacijskim cijevima.
Ali šta je sa vlasnicima privatnih kuća sa autonomnom kanalizacijom? Nemoguće je sipati u septičku jamu - korisne (i skupe) bakterije će umrijeti. Neprihvatljivo je bacati na tlo - doći će do zaslanjivanja tla, a vremenom se na tom mjestu neće ništa razvijati. Odlaganje 70 litara dnevno za recikliranje je izuzetno teško. Samo jedan izlaz - da obezbedi svoj poseban sistem za neutralizaciju kiselina koje se nalaze u kondenzatu. Na Zapadu, gdje su zahtjevi za usklađenost sa ekološkim standardima stroži od naših, katalitički pretvarač se automatski dobiva prilikom instalacije kondenzacijskog kotla.
Osetljivost na kvalitet usisnog vazduha

Važno je obratiti pažnju na to da li želite da vaš kotao funkcioniše normalno - uklanjanje produkata sagorevanja i pristup vazduha za sagorevanje.

Jedna od razlika između kondenzacijskih kotlova i konvekcijskih kotlova je upotreba zatvorene komore za sagorijevanje. Konvekcijski kotlovi uzimaju vazduh iz prostorije, kondenzacija - sa ulice. U prvom, prirodna cirkulacija vazduha (konvekcija) se koristi za zasićenje mešavine vazduh-gorivo kiseonikom, au drugom se obezbeđuje ventilator koji dovodi vazduh do gorionika. Usput, uklanjanje produkata sagorevanja u njima se takođe vrši nasilno. Vazdušne mase kruže, obično kroz koaksijalni dimnjak, koji je struktura "cijevi u cijevi". Ulazni vazduh se kreće kroz spoljašnju šupljinu dimnjaka, a izduvni proizvodi izgaranja - kroz unutrašnje.

Iz svega navedenog slijedi da kondenzat mora biti vrlo osjetljiv na kvalitetu usisnog zraka. Prisustvo značajne količine prašine u vazduhu dovodi do brzog habanja turbine (ventilatora).

Ne samo da je čistoća, već i vanjska temperatura zraka od velike važnosti za normalno funkcioniranje kondenzacijskog kotla. Ako zrak ulazi u sistem kroz koaksijalnu dimnu cijev, onda, kao što praksa pokazuje, usisni kanal za zrak u zimskim mjesecima, u hladnom vremenu, može zamrznuti, jer je temperatura ispušnih dimnih plinova prilično niska i nisu u stanju zagrijati zidove dimnjaka. To dovodi do smanjenja zaliha kiseonika potrebnog za sagorijevanje goriva, i kao posljedica toga, do smanjenja efikasnosti opreme.

Da bi se to spriječilo, a vi ne morate povremeno zagrijavati cijevi kako biste ih oslobodili od smrzavanja, ovlašteni servisni tehničari trebali bi se baviti proračunom sustava, instalacijom, pokretanjem i podešavanjem. Za podešavanje parametra odgovornog za protok zraka u količini potrebnoj za sagorijevanje goriva u kotlu određene snage, koriste se analizatori plina. Bez takve posebne opreme nije moguće postići potrebnu efikasnost kotla. Osim toga, stanovnici područja s teškim klimatskim uvjetima, prilikom odlučivanja o ugradnji kondenzacijskog kotla, trebali bi od predstavnika proizvođača zatražiti pojašnjenje o mogućnosti upravljanja takvom opremom u određenom rasponu lokalnih vanjskih temperatura.