Конденсационные котлы

17 Апреля
Почему КПД газового конденсационного котла больше 100%? Нарушает ли это законы физики? 

КПД не может быть больше 100%. Но показатель КПД для конденсационных котлов указывается выше 100%. Это связано не с нарушениями законов физики, а с особенностями методики расчета КПД. Данная методика была разработана для традиционных котлов и не учитывает теплоты, выделяемой при конденсации пара, который образуется при сгорании газа. В европейских странах уже отказались от этой методики и привели все показатели КПД к более привычному виду (меньше 100%). 

Основное отличие работы конденсационных котлов. 

Отличие работы конденсационного газового котла от традиционного газового котла заключается в использовании не только тепла, выделяемого при сгорании газа, но и тепла, выделяемого при конденсации пара, образующегося при сгорании газа. 

При расчете КПД отопительного котла используется отношение полезной теплоты, переданной теплоносителю, к теплоте сгорания топлива. 

Для органического топлива различают низшую и высшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания связана только с прямым теплом, выделяемым при сгорании. Высшая теплота сгорания учитывает теплоту, выделяемую при конденсации образовавшегося пара. Вода при высокой температуре в области горения превращается в пар. Если этот пар затем охладить до температуры точки росы, то он опять превращается в воду и выделяет энергию в виде тепла. Размер этой теплоты составляет до 12% от основной теплоты сгорания газа. 

При расчете КПД конденсационных котлов используется низшая теплота сгорания газа только для того, чтобы иметь возможность сравнить с КПД традиционных котлов. В итоге конденсационный котел использует всю низшую теплоту сгорания газа (98%) и плюс теплоту конденсации (12%), поэтому КПД конденсационных котлов достигает 110%. 

Принцип работы конденсационного котла был известен более 100 лет назад, но эффективно использовать его начали недавно, когда появилась возможность использования при конструировании котлов коррозионно-стойких легких сплавов и нержавеющих сталей. Такой подход не случаен. Ведь образующийся водный конденсат за счет растворения в нем CO2, вызывает коррозию стали и чугуна. Именно поэтому производители котлов далекого, да и недалекого прошлого, исключали саму возможность конденсации водных паров в газоходах и, естественно, не учитывали теплоту конденсации в своих расчетах. 

Кроме того, к созданию эффективных конденсационных котлов производителей подтолкнуло повышение цен на энергоносители, особенно вследствие того, что конденсационный котел способен экономить до 17 % топлива по сравнению с традиционными и до 33 % топлива по сравнению с устаревшими газовыми котлами. Также конденсационная техника позволяет снизить объем отходящих вредных газов NOx и CO вплоть до 70 % по сравнению с традиционными котлами. 


Конструктивно газовые конденсационные котлы отличаются от традиционных котлов. Инженерное решение конденсационного котла обычно предусматривает включение в конструкцию дополнительного теплообменника из нержавеющего материала с очень большой поверхностью нагрева. Продукты сгорания проходят через этот теплообменник и по мере прохождения остывают до температуры обратки системы отопления, которая должна быть меньше температуры точки росы (50-60°С). Образующийся конденсат имеет пониженную кислотность, поэтому при большом объеме конденсата необходимо устанавливать специальные нейтрализаторы конденсата. 

Исходя из законов физики, можно достаточно точно вычислить максимальное количество конденсата, которое образуется при работе конденсационного котла. 

Для сжигания 1 м3 газа необходимо 9 м3 воздуха, в результате выделяется 2 м3 паров воды, из которых может осесть в виде конденсата 1,6 л.  

Например, при работе конденсационного котла мощностью 35 кВт может образовываться конденсат до 6,5 л/ч.  

Для конденсационных котлов нужен особенный, кислотоустойчивый дымоход. Конструкция дымоходов для конденсационных котлов мало чем отличается от конструкции дымохода для обычных газовых котлов с закрытой камерой сгорания. Благодаря конструкции конденсационного котла, продукты сгорания удаляются принудительно, что дает возможность подключать котел к таким системам дымоудаления, как коаксиальный дымоход, двухтрубной системе, а также к системе забора воздуха из помещения и удаления продуктов сгорания через дымовую трубу. Большое количество вариантов подключения к дымоходу без его постройки — это то, чего так не хватает напольным котлам. Единственное требование к дымоходам для конденсационных котлов — это их герметичность. 

Следует учитывать самый главный нюанс при расчете системы отопления с конденсационным котлом. Если для расчета системы с использованием обычного котла применяется показатель соотношения температур теплоносителя в подающей и обратной линиях 70/55 º, то в случае с конденсационным котлом — 55/45 ºС. В связи с этим, нельзя, в рассчитанной для обычного котла системе, просто заменить его на конденсационный и быть уверенным в экономии при дальнейшей эксплуатации. В этом случае, кроме положительного эмоционального эффекта, результата не будет. Для конденсационного котла требуется пересчитывать теплоотдачу всех тепловых приборов, а иногда — трубопроводы и дымоход. На одну и ту же отапливаемую площадь потребуются отопительные приборы с разной теплоотдачей. В связи с этим, изначально затраты на оборудование будут выше, чем при системе с обычным котлом. И не только за счет разницы в цене самих котлов (обычный или конденсационный), но и всей системы в целом. 
© ООО «Арзис», 2010 — 2016
 Разработка сайта — Made in BY