Kondensacyjny kocioł gazowy: specyfika działania, zalety i wady + różnica w stosunku do klasycznych modeli

Sprzedawcy kondensacyjnych generatorów ciepła twierdzą, że sprawność oferowanych nam innowacyjnych urządzeń przekracza 100%. Ale trzeba przyznać, że jest to nieco sprzeczne z prawem zachowania energii, znanym nam wszystkim z zajęć fizyki w szkole. Więc jaka jest tajemnica?

Z jednej strony takie stwierdzenia są chwytem marketingowców. Jednak z drugiej strony w ich zapewnieniach jest ziarno prawdy, które przekonują kupującego. Przeanalizujemy szczegółowo działanie kotła kondensacyjnego: zalety i wady, jego specyfika działania i konstrukcja zasługują na szczegółowe zbadanie.

Aby w pełni zrozumieć sprzęt kondensacyjny, porównajmy go z klasycznym typem generatora energii cieplnej. Oto cechy jego połączenia i działania. Odkryjmy sekrety ultrawysokiej wydajności.

Gazowy kocioł kondensacyjny

Wysoką sprawność gazowego generatora ciepła kondensacyjnego zapewnia obecność w jego konstrukcji dodatkowego wymiennika ciepła. Pierwszy standardowy wymiennik ciepła dla wszystkich kotłów grzewczych przekazuje energię spalonego paliwa do chłodziwa. A drugi dodaje do tego ciepło z odzysku spalin.

Kotły kondensacyjne działają na „niebieskim paliwie”:

• główne (mieszaniny gazów z przewagą metanu);
• zbiornik lub butla z gazem (mieszanina propanu i butanu z przewagą pierwszego lub drugiego składnika).

Dopuszczalne jest stosowanie dowolnego rodzaju gazu.Najważniejsze jest to, że palnik jest zaprojektowany do pracy z tym lub innym rodzajem paliwa.

Gazowe kotły kondensacyjne są droższe od konwencjonalnych modeli konwekcyjnych, ale pobijają je pod względem kosztów paliwa, zmniejszając zużycie gazu o 20–30%

Kondensacyjny generator ciepła wykazuje najlepszą wydajność przy spalaniu metanu. Mieszanka propan-butan jest tutaj nieco gorsza. Co więcej, im wyższy udział propanu, tym lepiej.

Pod tym względem gaz „zimowy” do zbiornika gazu zapewnia nieco wyższą wydajność wyjściową niż gaz „letni”, ponieważ w pierwszym przypadku zawartość propanu jest wyższa.

W przeciwieństwie do kotła gazowego kondensacyjnego, w kotle konwekcyjnym część energii cieplnej trafia do komina wraz z produktami spalania. Dlatego klasyczne konstrukcje mają sprawność na poziomie około 90%. Można go podnieść wyżej, ale jest to technicznie zbyt trudne.

Ekonomicznie nie jest to uzasadnione. Ale w skraplaczach ciepło uzyskane ze spalania gazu jest wykorzystywane bardziej racjonalnie i całkowicie, ponieważ ciepło uwalniane podczas obróbki pary jest gromadzone i przenoszone System grzewczy. Powoduje to dodatkowe podgrzanie płynu chłodzącego, co pozwala zmniejszyć zużycie paliwa w przeliczeniu na 1 kW otrzymanego ciepła.

Konstrukcja i zasada działania

Konstrukcja kotła kondensacyjnego pod wieloma względami przypomina jego konwekcyjny odpowiednik z zamkniętą komorą spalania. Tylko wewnątrz jest uzupełniony o wtórny wymiennik ciepła i jednostkę odzysku.

Głównymi cechami konstrukcji generatora ciepła kondensacyjnego jest obecność drugiego wymiennika ciepła i zamknięta komora spalania z wentylatorem

Gazowy kocioł kondensacyjny składa się z:

• zamknięte komory spalania z palnikiem modulowanym;
• pierwotny wymiennik ciepła nr 1;
• komory chłodzenia spalin do +56–57 ⁰C (punkt rosy);
• wtórny wymiennik ciepła kondensacji nr 2;
• komin;
• wentylator nawiewny;
• zbiornik kondensatu i jego system drenażowy.

Omawiany sprzęt jest prawie zawsze wyposażony we wbudowaną pompę obiegową płyn chłodzący. Zwykła opcja z naturalnym przepływem wody przez rury grzewcze jest tutaj mało przydatna. Jeżeli pompa nie znajduje się w zestawie, należy ją koniecznie uwzględnić podczas przygotowywania projektu rurociągów kotła.

Dodatkowe procenty sprawności kotła kondensacyjnego powstają w wyniku podgrzania powrotu poprzez schłodzenie spalin w kominie

W sprzedaży kotły kondensacyjne obejmują jednoprzewodowe i podwójny obwódoraz w wersji podłogowej i ściennej. Pod tym względem nie różnią się one od klasycznych modeli konwekcyjnych.

Zasada działania kondensacyjnego kotła gazowego jest następująca:

1. Podgrzana woda otrzymuje główne ciepło w wymienniku ciepła nr 1 ze spalania gazu.
2. Następnie płyn chłodzący przechodzi przez obwód grzewczy, schładza się i wchodzi do wtórnego zespołu wymiennika ciepła.
3. W wyniku kondensacji produktów spalania w wymienniku nr 2, schłodzona woda jest podgrzewana przy wykorzystaniu ciepła odzyskanego (oszczędność do 30% paliwa) i wraca do wymiennika nr 1 w nowym cyklu cyrkulacyjnym.

Aby precyzyjnie kontrolować temperaturę spalin, kotły kondensacyjne wyposaża się zawsze w palnik modulowany o zakresie mocy od 20 do 100% oraz wentylator nawiewny.

Niuanse działania: kondensat i komin

W kotle konwekcyjnym produkty spalania gazu ziemnego CO₂, tlenki azotu i para są chłodzone tylko do 140–160 ⁰C. Jeśli schłodzisz je poniżej, ciąg w kominie spadnie, zacznie się tworzyć agresywna kondensacja i palnik zgaśnie.

W tym rozwoju sytuacji wszyscy producenci klasyczne gazowe generatory ciepła należy unikać, aby zmaksymalizować bezpieczeństwo operacyjne, a także przedłużyć żywotność swoich urządzeń.

W kotle kondensacyjnym temperatura gazów w kominie oscyluje wokół 40 ⁰C. Z jednej strony zmniejsza to wymagania dotyczące odporności cieplnej materiału rura kominowa, ale z drugiej strony narzuca ograniczenia w jego wyborze pod względem odporności na kwasy.

Po ochłodzeniu spaliny z kotła gazowego tworzą agresywny, silnie kwaśny kondensat, który łatwo powoduje korozję nawet stali

Wymienniki ciepła w kondensacyjnych generatorach ciepła wykonane są z:

• Stal nierdzewna;
• silumin (aluminium z krzemem).

Oba te materiały mają ulepszone właściwości kwasoodporne. Żeliwo i zwykła stal całkowicie nie nadają się do zbiorników skraplaczy.

Rura kominowa kotła kondensacyjnego może być montowana wyłącznie ze stali nierdzewnej lub tworzywa sztucznego kwasoodpornego. Kominy ceglane, żelazne i inne nie nadają się do takiego sprzętu.

Podczas odzyskiwania w wtórnym wymienniku ciepła tworzy się kondensat, który jest roztworem słabego kwasu i należy go usunąć z podgrzewacza wody

Podczas pracy kotła kondensacyjnego o mocy 35–40 kW powstaje około 4–6 litrów kondensatu. W uproszczeniu wychodzi to około 0,14–0,15 litra na 1 kW energii cieplnej.

W rzeczywistości jest to słaby kwas, którego nie wolno wlewać do autonomicznej sieci kanalizacyjnej, ponieważ zniszczy to bakterie biorące udział w przetwarzaniu odpadów. Przed wypuszczeniem do systemu centralnego zaleca się najpierw rozcieńczyć wodą w stosunku do 25:1.A potem możesz go usunąć bez obawy, że zniszczysz rurę.

Jeśli kocioł jest zainstalowany w domku ze szambo lub LZO, wówczas kondensat należy najpierw zneutralizować. W przeciwnym razie zabije całą mikroflorę w autonomicznym systemie oczyszczania.

„Nutralizator” wykonany jest w formie pojemnika z kawałkami marmuru o łącznej masie 20–40 kg. Gdy kondensat z kotła przechodzi przez marmur, jego pH wzrasta. Ciecz staje się neutralna lub niskoalkaliczna, nie jest już niebezpieczna dla bakterii w szambie i dla samego materiału studzienki. Wypełniacz takiego neutralizatora należy wymieniać co 4–6 miesięcy.

Skąd bierze się sprawność powyżej 100%?

Producenci, wskazując sprawność eksploatacyjną kotła gazowego, przyjmują za podstawę wskaźnik dolnej wartości opałowej gazu, nie biorąc pod uwagę ciepła powstającego podczas kondensacji pary wodnej. W konwekcyjnym generatorze ciepła ta ostatnia wraz z około 10% energii cieplnej jest całkowicie tracona rura kominowa, więc nie jest to brane pod uwagę.

Jeśli jednak zsumujesz wtórne ciepło kondensacji i główne ciepło ze spalonego gazu ziemnego, otrzymasz wydajność nieco ponad 100%. Żadnego oszustwa, tylko trochę trudnych liczb.

Przy obliczaniu sprawności na podstawie wyższej wartości opałowej kotła konwekcyjnego będzie ona wynosić około 83–85%, a dla kotła kondensacyjnego będzie to około 95–97%

Zasadniczo „niewłaściwa” wydajność powyżej 100% wynika z chęci producentów urządzeń wytwarzających ciepło do porównania porównywalnych wskaźników.

Tyle, że w urządzeniu konwekcyjnym „para wodna” w ogóle nie jest brana pod uwagę, ale w urządzeniu kondensacyjnym należy ją wziąć pod uwagę. Stąd niewielkie rozbieżności z logiką podstawowej fizyki nauczanej w szkole.

Plusy i minusy grzejnika kondensacyjnego

Do zalet kotła kondensacyjnego zalicza się:

1. Redukcja szkodliwych emisji o 60–70% (większość dwutlenku węgla i tlenków azotu przechodzi do kondensatu).
2. W porównaniu do modeli konwekcyjnych oszczędność do 30% paliwa gazowego na 1 wygenerowany kW.
3. Mniejsze wymiary urządzeń do ogrzewania gazowego przy tej samej mocy.
4. Niska temperatura produktów spalania w kominie (tylko około 40 ⁰Z).
5. Możliwość montażu kaskady kilku kotłów.
6. Wszechstronność (nadaje się zarówno do grzejników, jak i „ciepłych podłóg”).
7. Obecność inteligentnej automatyzacji i pełna autonomia gazowego generatora ciepła bez interwencji człowieka.

Układ kaskadowy dwóch lub trzech generatorów ciepła pozwala zainstalować kotły małej mocy, które wytwarzają mniej hałasu i wibrują podczas pracy niż modele o większej mocy.

Upraszcza to instalację całego systemu grzewczego i pozwala na zmniejszenie wymiarów. przydomowa kotłownia. Dodatkowo, dzięki możliwości bardziej elastycznej regulacji procesu wytwarzania ciepła, wzrasta ogólna efektywność wykorzystania urządzeń wytwarzających ciepło.

Koszty kotła kondensacyjnego w porównaniu do konwencjonalnego kotła konwekcyjnego zwracają się w ciągu 5–6 lat dzięki oszczędności na gazie ziemnym

Wady kondensacyjnych generatorów ciepła obejmują:

1. Wysoka cena za sprzęt (1,5–2 razy wyższa niż klasyczne modele konwekcyjne o podobnej mocy).
2. Problemy z odprowadzaniem kondensatu.
3. Zmniejszona wydajność w przypadku stosowania kotła w wysokotemperaturowych instalacjach grzewczych.
4. Zależność energetyczna - wentylator, automatyka i pompa obiegowa wymagają do działania prądu.
5. Zabronione stosowanie ze środkiem przeciw zamarzaniu.

Pomimo znacznych kosztów początkowych kocioł kondensacyjny jest całkiem uzasadniony z ekonomicznego punktu widzenia. Podczas działania z nawiązką zwraca wszystkie pierwotnie wydane pieniądze.

W Rosji taki sprzęt wciąż nie jest powszechny. Kocioł gazowy z odzyskiem ciepła jest wciąż zbyt nietypowy i mało zbadany na naszym rynku. Jednak zainteresowanie takimi generatorami ciepła stopniowo rośnie.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Jak działa kondensacyjny generator ciepła:

Budowa kotłów gazowych z odzyskiem pary wodnej:

Wszystkie zalety kotłów kondensacyjnych:

Jeśli dokładnie zrozumiesz, jak i na jakich zasadach działa gazowy kocioł kondensacyjny, na pierwszy rzut oka „nieprawidłowa” wydajność 108–110% stanie się całkiem zrozumiała i uzasadniona liczbami.

Generator ciepła z odzyskiem spalin jest rzeczywiście bardziej wydajny w porównaniu do klasycznej konstrukcji. Jego jedyną poważną wadą jest silnie kwaśny kondensat, który trzeba gdzieś utylizować.

Komentarze proszę wpisać w formularzu blokowym poniżej. Możliwe, że dysponujesz informacjami, które mogą uzupełnić zasób informacji przedstawionych w artykule. Zadawaj pytania, podziel się własnymi doświadczeniami w wyborze i obsłudze kotłów kondensacyjnych, zamieszczaj zdjęcia na temat artykułu.