Конвекционные газовые котлы производят нагрев теплоносителя только за счет тепла, которое выделяется при сжигании газа. Но при этом большое количество тепла уходит вместе с дымовыми газами в атмосферу, так как в них находится водяной пар, который, в свою очередь, может произвести дополнительный обогрев теплоносителя. Температура отходящих газов – 140-160ᵒС.
В конденсационных же установках тепловая энергия для нагрева воды используется по максимуму. Она выделяется не только в результате сгорания топлива, но и через конденсацию пара. Принцип работы таков: конденсационные котлы оснащаются водяными экономайзерами, то есть еще одним, дополнительным, теплообменником. Он предназначен для обеспечения конденсации паров на стенках, что дает дополнительную энергию за счет высвобождения энергии при фазовом переходе. В суммарном выражении при сгорании той же «дозы» топлива ее получается значительно больше, за счет чего повышается эффективность работы котельного оборудования. Практика подтверждает теоретические расчеты: экономия газа на обогрев здания может достигать 35% при работе в конденсационном режиме. Следовательно, расходы по статье «отопление» снижаются.
Чем обусловлено отличие на практике? Для нормального функционирования отопительной системы с включенным в схему конвекционным котлом нужно обеспечить минимальную разницу температур на его выходе и входе (в линии обратки). Несоблюдение данного условия чревато температурным перекосом в теплообменнике. К чему приводит поступление холодного теплоносителя в горячий металлический корпус прибора, думаю, пояснять не нужно. Это одна из причин быстрого выхода оборудования из строя.
С конденсационным котлом все иначе. Охлажденная вода, поступающая по обратному трубопроводу в экономайзер, подогревается тепловой энергией, выделяющейся при конденсации паров. В основном теплообменнике ее температуру нужно всего лишь поднять до требуемого значения. Выгоду понять несложно: традиционный (конвекционный) газовый котел характеризуется КПД порядка 90-93%, то есть 7-10% теряется с отходящими газами. В конденсационной установке эти проценты используются для нагрева воды в теплообменнике, так как отходящие газы имеют температуру порядка 50ᵒС. Потому КПД конденсационных котлов может достигать 98% [Хаванов, с. 432].
Рис. 1. График температуры воды в прямом и обратном трубопроводе и линия конденсации пара
Конденсат является достаточно агрессивной и кислой средой с pH 3-5. А образование конденсата происходит в достаточно больших объемах – порядка 0,1-0,15 л на 1 кВтч или 1 литр на 1 кубический метр сгоревшего газа. Поэтому требуется наличие систем нейтрализации конденсата, что является дополнительной статьей расходов при проектировании. Стоимость самого конденсационного котла при покупке на 30-40% выше стоимости аналогичного по мощности конвекционного котла.
К плюсам конденсационных котлов можно отнести:
- высокую экономичность: до 35% при постоянной работе в конденсаторном режиме, что является следствием повышенного КПД;
- низкий уровень шума;
- выбросы вредных веществ, таких, как углекислый газ и азотистые соединения, в 5-10 раз меньше, чем у традиционных котлов [Наумов, с. 31];
- пониженные требования к дымоходу: его размер может быть меньше вследствие меньшей температуры отходящих газов.
Рис. 2. Сравнение выбросов оксидов азота
В заключение можно сказать, что на данный момент рынок конденсационных котлов является перспективным и развивающимся, несмотря на более высокую стоимость конечного продукта. Кроме того, можно отметить, что конденсационный котел в сравнении с таким же по мощности конвекционным будет меньше по размеру, что даст больше вариантов его установки. А экономия топлива компенсирует дополнительные затраты при установке.
Список литературы
1. Гриненко, Г.П. Перспективы развития рынка конденсационных котлов в России // Вестник БГТУ. 2012. N3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy- razvitiya-rynka-kondensatsionnyh-kotlov-v-rossii.
2. Наумов, Н.Р. Исследование работы газовых котлов малой мощности // Вестник ЧГУ. 2017. N4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-raboty-gazovyh-kotlov- maloy-moschnosti.
3. Хаванов, П.А. Теплотехнические особенности применения водогрейных котлов малой мощности // Вестник МГСУ. 2011. N7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/teplotehnicheskie-osobennosti-primeneniya-vodogreynyh- kotloagregatov-maloy-moschnosti-1.