Kondenzacijski kotel - prednosti in slabosti, načelo delovanja

Stalno naraščajoči stroški energije so spodbudili znanstvenike in inženirje, da ustvarijo nov tip toplotnega generatorja - kondenzacijski kotel. Kondenzator kondenzata, ki je nameščen v nizkotemperaturnem ogrevalnem sistemu, lahko pokaže učinkovitost nad 100%. Kako to dosežete? Kakšno je načelo delovanja kondenzacijskega plinskega kotla? Katere so njegove prednosti in slabosti? Ko boste prebrali naš članek, boste spoznali vse ali skoraj vse.

Način delovanja kondenzacijskega kotla

Kondenzacijski kotel je mlajši brat najpogostejšega konvekcijskega kotla na plin. Načelo slednjega je zelo preprosto in razumljivo tudi ljudem, ki so slabo poznani v fiziki in tehnologiji. Gorivo za plinski kotel, kot že ime pove, je naravni (deblo) ali utekočinjen (balon) plin. Med izgorevanjem modrega goriva in drugih organskih snovi nastajajo ogljikov dioksid in voda ter sprosti velika količina energije. Izpuščena toplota gre za ogrevanje hladilne tekočine - tehnične vode, ki kroži skozi ogrevalni sistem doma.

Učinkovitost plinskega konvekcijskega kotla znaša ~ 90%. To ni vsaj tako slabo, kot v primeru tekočih in trdnih generatorjev toplote. Vendar pa so ljudje vedno poskušali čim bolj približati ta delež dragocenim 100%. V zvezi s tem se postavlja vprašanje: kje gredo drugi 10%? Odgovor, žal, je prozaična: letite v cev. Proizvodi zgorevanja plina, ki zapuščajo sistem skozi dimnik, se segrejejo na zelo visoko temperaturo (150-250 ° C), kar pomeni, da se 10% energije, ki jo izgubimo, porabi za ogrevanje zraka izven hiše.

Znanstveniki in inženirji že dolgo iščejo možnost popolnejše rekuperacije toplote, vendar je bila tehnološka utelešenja njihovega teoretičnega razvoja ugotovljena šele pred desetimi leti, ko je nastal kondenzacijski kotel.

Kakšna je njegova bistvena razlika od tradicionalnega konvekcijskega generatorja toplote na plin? Po izdelavi glavnega procesa sežiganja goriva in prenosu pomembnega dela toplote, ki se sprošča v toplotni izmenjevalnik, kondenzat zgorevalne pline kondenzira do 50-60 ° C, to je do točke, ko se začne proces kondenzacije vode. Že to je dovolj, da bistveno poveča učinkovitost, v tem primeru - količino toplote, prenesene na hladilno sredstvo. Vendar to ni vse.

Tradicionalni plinski kotel

Kondenzacijski kotel - prednosti in slabosti, načelo delovanja

Kondenzacijski plinski kotel

Kondenzacijski kotel - prednosti in slabosti, načelo delovanja

Pri 56 ° C - pri tako imenovani točki rosišča - voda prehaja iz parnega stanja v tekočino, z drugimi besedami, pride do kondenzacije vodne pare. Istočasno se sprosti dodatna energija, ki se enkrat porabi za izhlapevanje vode, v običajnih plinskih kotlih pa se izgubi skupaj z izhlapevalno mešanico hlapnih plinov. Kondenzacijski kotel je sposoben »pobrati« toploto, ki nastane pri kondenzaciji vodne pare, in jo prenesti v hladilno tekočino.

Proizvajalci kondenzacijskih toplotnih generatorjev vedno opozarjajo potencialne kupce na nenavadno visoko učinkovitost naprav, ki jih proizvajajo - nad 100%. Kako je to mogoče? Pravzaprav ni nobenega protislovja s kanoni klasične fizike. V tem primeru uporabite drugačen sistem izračunov.

Pogosto se pri oceni učinkovitosti ogrevalnih kotlov izračuna, kolikšna količina sproščene toplote se prenese v hladilno sredstvo. Toplota, "vzeta" v navadnem kotlu, in toplota iz globokega hlajenja dimnih plinov bo dala skupaj 100% učinkovitost. Če pa tukaj dodamo tudi toploto, ki se sprošča med kondenzacijo pare, bomo dobili ~ 108-110%.

S fizičnega stališča taki izračuni niso povsem pravilni. Pri izračunu učinkovitosti je treba upoštevati ne sproščeno toploto, temveč celotno energijo, ki se sprosti pri izgorevanju zmesi ogljikovodikov določenega sestavka. To bo vključevalo energijo, porabljeno za prenos vode v plinasto stanje (kasneje sproščeno v procesu kondenzacije).

Iz tega sledi, da je učinkovitost, ki presega 100%, zgolj zvita poteza tržnikov, ki izkoriščajo nepopolnost zastarele formule za izračun. Kljub temu pa je treba priznati, da kondenzacijski kotel, v nasprotju s konvencionalnim konvekcijskim kotlom, lahko »iztisne« vse ali skoraj vse iz procesa izgorevanja goriva. Vidne so pozitivne točke - večja učinkovitost in manjša poraba fosilnih virov.

Naprava glavnih enot kondenzacijskega kotla

Strukturno gledano kondenzacijski kotel ni veliko, vendar se še vedno razlikuje od običajnega plinskega.Njegovi glavni elementi so:

zgorevalna komora, opremljena z gorilnikom, sistemom za oskrbo z gorivom in ventilatorjem za pihanje zraka;
toplotni izmenjevalnik št. 1 (primarni toplotni izmenjevalec),
komora dodatna pare in plinske mešanice se ohladijo na temperaturo blizu 56-57 ° C;
toplotni izmenjevalnik št. 2 (kondenzacijski toplotni izmenjevalnik);
zbiralnik za kondenzat;
dimnik za odvajanje hladnega zraka dimni plini;
črpalka, ki kroži vodo v sistemu.

Kondenzacijski kotel - prednosti in slabosti, načelo delovanja

1. Dimnik. 69 ° 67. Ekspanzijska posoda. 2 ' 3. Površine za prenos toplote. 69; 67; Moduliran gorilnik. 2 5. Ventilator gorilnika. 69 ° 67. Črpalka. 69 . Nadzorna plošča. V primarnem toplotnem izmenjevalniku, ki je povezan z zgorevalno komoro, se nastali plini ohladijo na temperaturo, ki je bistveno višja od rosišča (dejansko konvencionalni plinski kotli izgledajo takole). Nato se mešanica dima siloma pošlje v kondenzacijski toplotni izmenjevalnik, kjer se ohladi na temperaturo pod rosiščem, to je pod 56 ° C. V tem primeru se vodne pare kondenzirajo na stenah toplotnega izmenjevalnika, "ko se slednje odda." Kondenz se zbira v posebnem rezervoarju, od koder teče po kanalizaciji.

Voda, ki igra vlogo hladilne tekočine, se premika v nasprotni smeri od mešanice hlapnih plinov. Hladna voda (vrnitev ogrevalne vode) se predgreje v kondenzacijskem toplotnem izmenjevalniku. Nato vstopi v primarni toplotni izmenjevalnik, kjer se segreje na višjo temperaturo, ki jo nastavi uporabnik. Kondenzat je, žal, ne čista voda, kot mnogi verjamejo, ampak mešanica razredčenih anorganskih kislin. Koncentracija kislin v kondenzatu je nizka, toda glede na to, da je temperatura v sistemu vedno visoka, jo lahko obravnavamo kot agresivno tekočino. Zato pri proizvodnji takih kotlov (predvsem kondenzacijskih toplotnih izmenjevalnikov) uporabljamo kislinsko odporne materiale - nerjavno jeklo ali silumin (aluminij-silicijeva zlitina). Toplotni izmenjevalec je običajno izlit, ker so zvari ranljiva točka - tam se začne proces korozivnega uničenja materiala.

Para se mora kondenzirati na kondenzacijskem toplotnem izmenjevalniku. Vse, kar je šlo v dimnik, se na eni strani izgubi zaradi ogrevanja, na drugi strani pa ima uničujoč učinek na dimniški material. Prav zaradi tega je dimnik narejen iz nerjavečega jekla ali plastike, ki je odporna na kislino, na vodoravne odseke pa je pritrjen majhen nagib, tako da se voda, ki nastane pri kondenzaciji neznatnih količin pare, ki še vedno pride v dimnik, odvaja nazaj v kotel. Upoštevati je treba, da se dimni plini, ki zapuščajo kondenzat, močno ohladijo, in vse, kar se v kotelu ne kondenzira, se bo nujno kondenziralo v dimniku.

V različnih časih dneva se od ogrevalnega kotla zahtevajo različne količine toplote, ki se lahko regulirajo z gorilnikom. Gorilnik na kondenzacijskem kotlu je lahko moduliran, torej z možnostjo nemotene menjave moči med obratovanjem, ali pa ne - z fiksno močjo. V slednjem primeru se kotel prilagodi zahtevam lastnika s spremembo frekvence gorilnika. Večina sodobnih kotlov za ogrevanje zasebnih hiš je opremljena s simuliranimi gorilniki.

Upamo, da imate splošno predstavo o tem, kaj je kondenzacijski kotel, kako deluje in na kakšnem principu deluje. Vendar pa je najverjetneje, te informacije ne bodo dovolj, da bi razumeli, ali je vredno, da vas osebno za nakup takšne opreme. Da bi vam pomagali pri tej ali tisti odločitvi, vam bomo povedali vse prednosti in slabosti, prednosti in slabosti kondenzacijskega kotla in ga primerjali s tradicionalnim konvekcijskim kotlom.

Prednosti kondenzacijskega kotla

Seznam prednosti kondenzacijskega kotla je impresiven, kar na koncu pojasnjuje naraščajočo priljubljenost te vrste ogrevalne opreme:

Ekonomičnost porabe goriva V primerjavi s konvencionalnim konvekcijskim kotlom lahko doseže 35%.
Zmanjšanje škodljivih emisij med prehodom s tradicionalnih modelov na kondenzacijske modele je ocenjeno na povprečno 70%.
Nizka temperatura dimnih plinov omogoča vgradnjo plastičnih dimnikov, ki so bistveno cenejši od klasičnih jeklenih.
Nizek šum povečuje udobje ljudi, ki živijo v hiši.

Pogovorimo se o nekaterih prednostih kondenzacijskih kotlov.

poraba goriva pri nizkotemperaturnih sistemih

Poraba goriva je neposredno odvisna od moči opreme in obremenitve ogrevalnega sistema.Za ogrevanje hiše s površino 250 m134

zadošča 28-kilovatni kondenzacijski kotel z največjo hitrostjo pretoka plina 2,55 m3 / h. Klasičen kotel z enako zmogljivostjo porabi 3. 25 m ³ / h. Če kotel deluje šest mesecev od dvanajstih, boste prihranili okoli 3.000 rubljev na leto. (v tekočih cenah za glavni plin za ruske potrošnike). Te prihranke je verjetno težko označiti kot pomembne - ne pokriva niti razlike v stroških letnega vzdrževanja kotlov.

Vendar pa si poglejmo položaj skozi oči povprečnega evropskega potrošnika, ki mu zemeljski plin stane od štiri do pet (ali celo več) krat dražje. Znesek prihrankov v tem primeru bo približno 300 evrov, vendar se je vredno boriti.

Poraba plina v kondenzacijskih kotlih različnih kapacitet:

Zmanjševanje škodljivih emisij

Pri sežiganju fosilnih goriv ogljikovega dioksida pri medsebojnem delovanju z vodo. Poleg tega so v vsakem gorivu vedno prisotne nečistoče žveplovih spojin, fosforja, dušika in številnih drugih elementov. Pri gorenju nastanejo ustrezni oksidi, ki v kombinaciji z vodo proizvajajo tudi kisline.

V konvencionalnih konvekcijskih kotlih se v atmosfero izpuščajo vodne hlape, pomešane s kislinami (premog, žveplo, dušik, fosfor). Kondenzacijski kotli nimajo te pomanjkljivosti: kisline ostanejo v kondenzatu. Glede na težave pri odstranjevanju kondenzata pa se lahko dvomi o razvpiti okoljski prijaznosti te opreme.

Poraba kondenzacijskega kotla

Kondenzacijskega kotla z vsemi svojimi prednostmi ni mogoče imenovati idealna ogrevalna oprema, ker ni brez pomanjkljivosti:

visoka cena; 47> visoki stroški izmenjevalnika toplote (in posledično potreba po skrbnem spremljanju stanja celotnega ogrevalnega sistema);

neustrezna uporaba v visokotemperaturnih sistemih;

težavnost uporabe kondenzata; občutljivosti na kakovost zraka.

Cena

Za dodatne odstotke toplotne energije morate plačati. Tehnično je kondenzacijski kotel bolj zapleten in zato dražji. Stroški dobrega domačega kondenzata znanega proizvajalca so večkrat višji od stroškov klasične enote enake zmogljivosti. Seveda se taka oprema kupi že več kot desetletje, kar pomeni, da je smiselno dati prednost inovativnim tehnologijam, ki povečujejo udobje pri delu.
Konvencionalno lahko vse modele kondenzacijskih kotlov razdelimo v tri cenovne kategorije - premijski, srednji in ekonomski razred:
1. Premium razred je zasnovan za nekaj kupcev. Kondenzacijski kotli Premium razreda vključujejo na primer modele nemške znamke. Ta oprema je učinkovita pri obratovanju in je priročna pri uporabi, ustreza evropskim okoljskim standardom, izdelana je iz visoko kakovostnih materialov. "Premium" kotli imajo veliko uporabnih funkcij, ki bistveno povečajo raven udobja med njihovim delovanjem: programiranje načinov delovanja (npr. Vzdrževanje sobne temperature na najnižji ravni brez lastnikov ali rahlo znižanje temperature ponoči), vremensko odvisna regulacija, inteligentna interakcija z drugimi generatorji toplote , daljinski upravljalnik z uporabo posebnega programa na mobilnem telefonu itd. Edina negativna je visoka cena. 2'185'2'181. Srednji razred vključuje cenejše blago, vendar z nekoliko bolj skromnimi potrošniškimi kvalitetami. To so varčne in okolju prijazne enote, ki izpolnjujejo vse zahteve in zagotavljajo visoko zmogljivost. Odlikuje jih širok spekter funkcij in so opremljeni s sistemom avtomatskega krmiljenja, ki neodvisno spreminja parametre glede na temperaturo medija za prenos toplote in zraka v prostoru. 2'192'2'181. Ekonomski razred je namenjen tistim, ki so pripravljeni sprejeti nižje ravni udobja zaradi ekonomije. "Mass" izdelek vedno vodi v smislu prodaje. Vodilne pozicije na trgu kondenzacijskih kotlov ekonomskega razreda pripadajo korejskim in slovaškim podjetjem. Njihovi izdelki so dvakrat ali večkrat cenejši od premium modelov. Druga prednost te opreme je njena prilagoditev ruskim pogojem delovanja. Nizkocenske kondenzatorske enote s preprosto funkcionalnostjo tiho dopuščajo prekinitve napajanja in padce tlaka, ko draga avtomatizacija preneha delovati.

Ocenjevanje finančnih zmožnosti mora upoštevati neizogibne stroške namestitve in zagona opreme, kar vas bo tudi zelo drago.

Ne smemo pozabiti, da kondenzacijski kotel med delovanjem zagotavlja prihranke plina.Vendar pa je ta varčevanje tako navidezno, da se naložba ne bo kmalu izplačala. To pomeni, da je pred nakupom kondenzacijske toplote vredno narediti predhodno oceno: ali bodo stroški privarčenega goriva upravičili visoko ceno opreme.

Pozitivni ekonomski učinek pridobitve takšnega kotla je treba pričakovati le pod določenimi pogoji - če je vgrajen v stalno zasnovano novo (bralno) hišo z organiziranim nizkotemperaturnim ogrevalnim sistemom talnega ogrevanja. Velikost učinka je neposredno odvisna od povprečne zimske temperature, tj. Od območja, kjer se nahaja hiša (načelo je preprosto: več toplote je potrebnih, več je smisla v tej tehniki).

Visoki stroški uporabljenega izmenjevalnika toplote

Toplotni izmenjevalec je tehnično zapleten in drag element. V primeru neuspeha, kot ste rekli, "priti na glavo." Za denar, ki ga porabite za nakup novega izmenjevalnika toplote in za plačilo dela za njegovo zamenjavo, lahko enostavno kupite nov konvekcijski kotel iste zmogljivosti.
Iz tega sledi, da je treba skrbno spremljati stanje izmenjevalnika toplote. Sperite ga, ko se zamaši, bo to zelo težko. Pri vgradnji kondenzacijskega kotla je potrebno opraviti revizijo celotnega ogrevalnega sistema - v njem ne sme biti zarjavelih cevi in radiatorjev.
Varnost izmenjevalnika toplote je odvisna od kakovosti uporabljenega hladila. Voda mora biti mehka, sicer se cevi v notranjosti tehtnice hitro nabirajo. Prisotnost rje, tujih snovi, soli kalcija in železa v vodi je nesprejemljiva.

Ker kondenzat vsebuje kisline, mora toplotni izmenjevalnik vzdržati njihove učinke. Najpogosteje so izmenjevalniki toplote izdelani iz silumina in visoko kakovostnega nerjavnega jekla. Prenosnik toplote iz silumina se proizvaja z ulivanjem kovine. Zaradi nižjih stroškov materiala in tehnologije izdelave so ti toplotni izmenjevalniki cenejši v primerjavi z toplotnimi izmenjevalniki iz nerjavnega jekla. Ti toplotni izmenjevalci pa imajo pomanjkljivost - manj so odporni na agresivna kislinska okolja.

Toplotni izmenjevalci iz nerjavečega jekla so izdelani z varjenjem posameznih delov. Končni strošek za takšne toplotne izmenjevalnike je višji od tistih v siluminu. Vendar pa bolje vzdržijo kislo okolje in pripomorejo k zanesljivosti opreme.

Neustrezna uporaba v visokotemperaturnih sistemih

Obljubljeni izkoristek 108-110% ni vedno možen - realna vrednost je odvisna od ogrevalnega sistema. Obstajata dve bistveno različni vrsti ogrevalnih sistemov - visoka temperatura in nizka temperatura. Razlikujejo se v temperaturnem območju hladilne tekočine na vstopu in izstopu generatorja toplote.

Pri običajnih visokotemperaturnih ogrevalnih sistemih je razmerje med temperaturo dobavljene vode in vode v povratnem krogu običajno 75-80 ° C do 55-60 ° C. Sistem s kondenzacijskim kotlom je učinkovit le v nizkotemperaturnem načinu, tj. Ko je razmerje med dovodno in povratno temperaturo 50-55 ° C do 30-35 ° C. To razmerje je idealno, če se ogrevanje doma izvaja s pomočjo toplih tal. V nasprotnem primeru je za ogrevanje prostora potrebno namestiti dodatne radiatorje s povečano za 2,5 do 3-kratno uporabno površino, izračunano za temperaturo nosilca toplote, ki ni višja od 50 ° C.
Učinkovitost kondenzacijskega kotla je določena predvsem s temperaturo hladilnega sredstva na vstopu. Razlog je preprost: nižja je temperatura vode v povratnem krogu, bolj je kondenzacija močnejša. Učinkovitost kotla v nizkotemperaturnem ogrevalnem sistemu (vstopna / izstopna temperatura je približno 30/50 ° C) lahko doseže iste 108-110%. Če bo tak kotel deloval v visokotemperaturnem sistemu (60/80 ° C), potem ne bo kondenzata, učinkovitost pa se bo zmanjšala na 98-99% - to je več kot konvencionalni konvekcijski kotli, vendar manj kot bi bilo. Če torej želite izločiti največjo korist od kondenzata, je treba odločitev o njegovi namestitvi izvesti v fazi projektiranja hiše. Če kupite takšen kotel za obstoječo hišo z obstoječim sistemom ogrevanja, to pomeni neizogibno rekonstrukcijo objekta, ki nadomešča visoko temperaturno radiatorsko ogrevanje z nizkotemperaturnim sistemom talnega ogrevanja (in tako veliko popravilo je spet precejšen strošek in se izgubi ekonomski učinek celotnega podjetja).
Težko uporabljati kondenzat

Uporaba kondenzacijskega kotla vključuje odstranjevanje kondenzata. In slednji se oblikuje v velikih količinah - en liter kubičnega metra požganega plina. Na primer: kotel z zmogljivostjo 25 kW na uro porabi približno 2. 8 m³ plina 3,13, torej v samo eni uri delovanja, nekaj manj kot 3 litre kondenzata, dan - 70 litrov.

Spomnimo se, da je kondenzat raztopina kislin, kar pomeni, da vprašanje, kje ga postaviti, sploh ni v prostem teku. No, če je vaša hiša priključena na centraliziran kanalizacijski sistem. Tudi po strogih evropskih standardih kotli z zmogljivostjo do 28 kW ne zahtevajo posebne uporabe kondenzata. Predpostavlja se, da se taka količina kondenzata dovolj redči z gospodinjsko odpadno vodo, da ne bi poškodovala kanalizacijskih cevi. Kaj pa lastniki zasebnih hiš z avtonomnimi kanalizacijami? Nemogoče je, da bi vlijemo v greznico - koristne (in drage) bakterije bodo umrle. Nesprejemljivo je, da se iztovori na tleh - pride do zasoljevanja tal, in sčasoma se na tem mestu ne bo nič povečalo. Odlaganje 70 litrov na dan za recikliranje je zelo težko. Samo en izhod - zagotoviti svoj ločen sistem za nevtralizacijo kislin, ki jih vsebuje kondenzat. Na zahodu, kjer so zahteve za skladnost z okoljskimi standardi strožje od naših, se katalizator samodejno pridobi pri namestitvi kondenzacijskega kotla.

Občutljivost na kakovost vsesanega zraka

Pomembna točka, na katero morate biti pozorni, če želite, da vaš kotel deluje normalno - odstranjevanje produktov izgorevanja in dostop zraka za izgorevanje.

Ena od razlik med kondenzacijskimi kotli in konvekcijskimi kotli je uporaba zgorevalne komore zaprtega tipa. Konvekcijski kotli vzamejo zrak iz prostora, kondenzacija - iz ulice. V prvem se uporablja naravno kroženje zraka (konvekcija) za nasičenje mešanice zrak-gorivo s kisikom, v drugem pa je zagotovljen ventilator, ki tvori zrak v gorilnik. Mimogrede, odstranjevanje produktov zgorevanja v njih se izvaja tudi nasilno. Zračne mase krožijo, običajno prek koaksialnega dimnika, ki je struktura "cevi v cevi". Vhodni zrak se premika skozi zunanjo votlino dimnika, izpušni produkti zgorevanja - skozi notranjo.

Iz vsega tega sledi, da morajo biti kondenzacijski pasti zelo občutljivi na kakovost vstopnega zraka. Prisotnost velike količine prahu v zraku vodi do hitre obrabe turbine (ventilatorja).

Ne le čistoča, temveč tudi zunanja temperatura zraka je zelo pomembna za normalno delovanje kondenzacijskega kotla. Če zrak vstopi v sistem preko koaksialne dimniške cevi, potem, kot kaže praksa, se lahko kanal za dovod zraka pozimi, v hladnem vremenu, zmrzne, ker je temperatura izpušnih dimnih plinov precej nizka in ne morejo ogreti sten dimnika. To vodi do zmanjšanja dovoda kisika, potrebnega za zgorevanje goriva, in posledično do zmanjšanja učinkovitosti opreme.

Da se to ne bi zgodilo in vam ni treba občasno segrevati cevi, da bi jih osvobodili zmrzali, bi morali pooblaščeni servisni tehniki opraviti sistemski izračun, vgradnjo, zagon in nastavitev. Za prilagoditev parametra, ki je odgovoren za pretok zraka, v količini, ki je potrebna za sežig goriva v kotlu dane moči, se uporablja analizator plina. Brez take posebne opreme ni mogoče doseči zahtevane učinkovitosti kotla. Poleg tega morajo prebivalci območij s težkimi podnebnimi razmerami pri odločanju o namestitvi kondenzacijskega kotla zaprositi predstavnike proizvajalca za pojasnitev možnosti uporabe takšne opreme pri določenem območju lokalnih zunanjih temperatur.