Установка конденсационного газового котла

Установка конденсационного газового котла

Установка конденсационного газового котла
0
608 просмотров

установка конденсационного газового котла

Газовый конденсационный котел – монтаж, установка, дымоход

Как выбрать место установки котла

Лучшим местом для того чтобы установить конденсационный котел, является нежилое помещение. Если в доме нет такого отдельного помещения, то котел можно установить на кухне. В идеале стены помещения, где будет устанавливаться котел, должны быть отделаны плиткой, но ни в коем случае не пожароопасными материалами. Пол должен быть услан негорючим покрытием, желательно, чтобы в помещении находилась канализация. Отопительные котлы конденсационные предусматривают наличие вытяжки в помещении, где они установлены.

Навесной конденсационный котел закрепляется на стене специальными крючками при помощи дюбелей. Правильно, если конденсационный котел расположен таким образом, что его нижняя часть отступает от стены больше чем верхняя.

Если, наоборот, то это значит, что котел закреплен неправильно. Монтаж конденсационного котла делается таким образом, чтобы не было крена, иначе это может привести к замыканию.

Поэтому при закреплении котла на крючки, нужно очень хорошо проверить вертикальность котла, чтобы он не был наклонен вперед или вбок.

Дымоходы конденсационных котлов

Вариантов подключения дымохода к конденсационному котлу много. Основное требования к дымоходам для конденсационных котлов является герметичность стыков элементов дымохода.

В целом конструкция дымоходов конденсационных котлов не сильно отличается от конструкции дымохода обычных газовых котлов.

Особенности дымоходов для конденсационных котлов:

  • материал, из которого они сделаны. Дымоход для конденсационного котла должен быть сделан из кислотоупорных материалов, например, нержавеющая сталь или пластик. Это связано с тем, что конденсат, который проходит по дымоходу является легкой кислотой, поэтому материал дымохода должен быть защищен от коррозий.
  • Дымоход для конденсационного котла должен быть расположен под таким углом, чтобы образующийся конденсат попадал обратно в котел, но при этом туда не попадали осадки. Попадание атмосферных осадков в котел может привести к короткому замыканию или поломке котла.

Отвод конденсата и основные ошибки при монтаже конденсационных котлов

Конденсационный котел предусматривает такую систему работы, при которой из водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, образовывается конденсат.

В зависимости от мощности и температурного режима, в сутки может образовываться до 50 литров конденсата невысокого уровня кислотности. Это позволяет сливать его в сифон бытовых отходов и не наносить вред окружающей среде.

Однако существуют некоторые ошибки при установке конденсационных газовых котлов:

  1. Отсутствие отвода конденсата или установка неподходящей для этих целей емкости. Такую ошибку могут допустить и специалисты в силу неопытности. Они могут или совсем не установить отвод для конденсата или установить в качестве отвода некую емкость, например, обычное ведро. Такого допускать нельзя, потому что это является грубой ошибкой.
  2. Отвод конденсата выведен на улицу, что, конечно же, в минусовую температуру приведет к обледенению и замерзанию трубки. Это заблокирует котел и может стать причиной его поломки.
  3. Монтаж котлов на стенах с легковоспламенняемым покрытием.
  4. Применение газового счетчика, который не соответствует мощности котла.
  5. Отсутствие газовых фильтров.
  6. Несоблюдения правильного угла уклона котла.

Конденсационный котел предусматривает обязательно наличие всех вышеперечисленных пунктов, а также предусматривает соблюдение всех технических правил и стандартов по установке и монтажу.

Источник

Разные варианты подключения коаксиального дымохода к газовым котлам.

Смотрите также: как изготовить коптильню своими руками

установка конденсационного газового котла

Дымоход для конденсационного котла

Конденсационные котлы для отопления: принцип работы, выбор, монтаж и обслуживание

Газовое отопление, несмотря на все аргументы скептиков, еще очень долго будет лидировать среди всех остальных. И это происходит не только благодаря цене на этот вид топлива. Очень большое значение имеет и удобство пользования им, и возможность реализации полной автоматизации. Конечно, инженерная наука всегда старалась «выжать» из сгорающего газа максимум энергии и, надо отметить, что это ей во многом удалось. Коэффициент полезного действия (КПД) современных газовых котлов давно переступил рубеж в 90% и на этом специалисты не намерены останавливаться. Несмотря на то, что в России газ является одним из самых дешевых в мире, всем потребителям голубого топлива уже пора задумываться об экономии и энергоэффективном отоплении, как об этом стали уже давно думать в странах с далеко не слаборазвитой экономикой. Именно поэтому тему нашей статьи – «Конденсационные котлы для отопления: выбор, монтаж и обслуживание», — мы считаем актуальной и жизненной. И пусть скептики говорят, что экономить копейки — это глупо, более прагматичные люди скажут, что копейки за какой-то период превращаются в рубли, а затем в сотни и тысячи их. Поэтому мы предлагаем как минимум прочитать статью, а уже потом принимать какое-то решение. Мы предлагаем вместе с читателями разобраться с этой очень интересной темой – конденсационные котлы.

Мы постарались в данной статье раскрыть все моменты работы конденсационных котлов. Для экономии вашего времени, мы предлагаем воспользоваться содержанием для навигации по материалу.

Теоретические основы конденсационной отопительной техники

Как происходит сгорание газа в котлах? Почему в обычных котлах стараются избавиться от конденсата?

Природный газ, который используется как топливо в котлах, на 70—98% состоит из метана, химическая формула которого CH₄. Кроме этого, в состав добываемого газа входят другие углеводороды: этан (C₂H₆), пропан (C₃H₈) и бутан (C₄H₁₀). А также в разных концентрациях в природном газе может присутствовать водород (H₂), сероводород (H₂S), углекислый газ (CO₂), азот (N₂) и инертные газы, представленные преимущественно гелием (He). В природном газе может присутствовать и радиоактивный газ – радон, но в большинстве случаев его концентрация является абсолютно безопасной. Метан не распознается нашими органами чувств – то есть не имеет запаха, поэтому при подготовке голубого топлива перед подачей потребителям в него подмешивают в очень малой концентрации так называемые одоранты – вещества, имеющие резкий и неприятный запах. В частности, в наш сетевой газ вводят в концентрации 16 грамм на 1000 м³ этилмеркаптан, который мы и воспринимаем как запах газа.

Основную теплоту сгорания в газовых котлах дает именно метан или пропан, если используется сжиженный газ в баллонах. Но мы будем рассматривать именно сгорание метана, так как подавляющее большинство котлов работают именно на нем. Для того чтобы метан загорелся, необходимо обеспечить приток кислорода, который есть в воздухе. На одну часть природного газа необходимо в зону горения подать не менее 10 частей воздуха. Но также много зависит и от качественного перемешивания метана с воздухом. Для того чтобы природный газ загорелся необходимо еще и обеспечить его воспламенение, а это происходит при температуре от 530°C до 640°C (в зависимости от происхождения газа). Если воздух подается в нужном объеме, то говорят о полном сгорании газа и этот процесс выражается следующей химической формулой:

CH₄+2O₂=CO₂+2HO.

Одна молекула метана при сгорании соединяется с двумя молекулами кислорода. В результате получается одна молекула углекислого газа и две молекулы воды. А что происходит, если воздуха будет недостаточно? Тогда говорят о неполном сгорании газа и при этом химическая реакция будет несколько иной:

CH₄+O₂CO₂+H₂O+CO+H+CH₄+C.

Знак равенства в этом химическом уравнении не ставится, так как неизвестно какое именно количество кислорода участвует в реакции. Видно, что помимо привычных углекислого газа и воды появляются еще не слишком «приятные» компоненты. Прежде всего – это несгоревший метан, который просто «вылетает в трубу», хотя газовые счетчики его исправно считают и за него все равно придется заплатить. Кроме этого при неполном сгорании образуется крайне опасное соединение – монооксид углерода (CO). Этот газ опасен тем, что в легких способен соединяться с гемоглобином, замещая кислород в легких, что приводит к удушью, которое очень часто заканчивается смертельным исходом. Так как моноокись углерода не имеет цвета и запаха, и «захватывается» эритроцитами в легких, то процесс отравления происходит незаметно, чаще всего во сне. Всего лишь 0,1% концентрации CO в воздухе достаточно для того, чтобы в течение часа произошло смертельное удушье, а при 1% это происходит за 2—3 вдоха.

Еще одним неприятным спутником неполного сгорания газа является углерод, который мы можем наблюдать в газовых котлах как обыкновенная сажа, которая тоже доставляет проблемы. Неправильно настроенные котлы очень быстро засоряются продуктами неполного сгорания, что требует или более частого технического обслуживания, или дорогостоящего ремонта. Специалисты-газовики могут на глаз судить о том полностью сгорает газ или нет по цвету пламени. Если оно голубое, то это свидетельствует о полном сгорании, а еслисоломенно-желтое, то явный признак неполного сгорания. Правда, на практике таким методом диагностировать полноту сгорания, не пользуются. Для этого существуют специальные газоанализаторы, которые точно определяют состав уходящих из топки газов. Иметь в каждом котле подобный прибор является дорогостоящей роскошью, но при настройке на производстве обязательно им пользуются.

Не будем забывать о том, что в топку котла еще поступают и другие газы, содержащиеся в воздухе, ведь в нем доля кислорода составляет только 21%, а большую часть составляет азот – 78%. Но этот газ в таких условиях инертен и только малая его часть участвует в процессе горения, поэтому львиная его доля проходит через котел «транзитом», попутно разогреваясь. Другие инертные газы в воздушном «коктейле» также не вступают ни в какие химические реакции.

Цены на конденсационные котлы

В природном газе в различных концентрациях может присутствовать сероводород (H₂S), который при воздействии повышенных температур горит и в прямом и в переносном смысле синим пламенем. Эту реакцию можно выразить следующей химической формулой:

2H₂S+3O₂=2HO+2SO₂.

Две молекулы сероводорода соединяются с тремя молекулами кислорода и в результате получается две молекулы воды и две – диоксида серы (сернистого газа). Это очень опасное газообразное соединение, которое прежде всего является токсичным и при концентрациях выше 10 мг/м³ может вызвать удушье. Сернистый газ известен практически всем по свойственному ему резкому характерному запаху загорающейся спички. Кроме токсического действия на организм сернистый газ еще опасен тем, что может взаимодействовать с водой, образуя сернистую кислоту, которая относится к кислотам средней силы. Хоть это соединение и является неустойчивым, но на дымоходы и внутренности газовых котлов оно влияет, попросту постепенно разрушая их.

Кроме диоксида серы при сгорании газа еще и образуется триоксид серы (серный ангидрид), который получается при взаимодействии сернистого газа и моноокиси азота:

SO₂+NO₂→SO₃+NO.

Моноокись азота может взаимодействовать с диоксидом серы, увеличивая долю серного ангидрида:

2SO₂+2NO→2SO₃+N₂.

А серный ангидрид может взаимодействовать с водой, которой образуется немало при сгорании газа. Полученное соединение не что иное, как серная кислота:

SO₃+HO→HSO₄.

Серная кислота относится к классу сильных кислот и вступает в реакцию окисления практически со всеми металлами. Исключения составляют только золото, платина, иридий, родий и тантал. То есть медные теплообменники и стальные корпуса котлов могут подвергнуться воздействию кислот, но только тогда, когда образуется конденсат, который агрессивен. Для предотвращения его появления есть несколько эффективных решений:

  • Ранее, когда не было «гонки» за коэффициентом полезного действия газовых котлов, дымовым газам позволялось уходить через дымоходы с высокой температурой, что исключало образование конденсата и его действие на элементы системы отопления. Котлы работали практически постоянно, причем с дымоходами из керамического кирпича, который известен своей способностью к накоплению тепловой энергии. Выхлопы котла просто улетали в разогретый дымоход, не оставляя никаких шансов для образования конденсата.
  • В дальнейшем, когда инженерам-разработчикам газового отопительного оборудования стало жалко «отпускать» газы с высокой температурой, решили увеличить теплосъем в котлах. Это привело к тому, что дымовые газы стали выходить под меньшими температурами, что увеличило шанс для образования конденсата. Особенно при периодических включениях и отключениях котлов, которые приводят к остыванию дымоходов. Как известно, конденсат образуется только при перепадах температур. Как выход был применен такой эффективный прием, как утепление дымоходов, чтобы они не остывали слишком быстро.
  • Помимо утепления дымоходов, было решено снизить их сопротивление к протекающим в них дымовым газам из котлов. Для этого на место кирпичных прямоугольных конструкций со множеством швов в кладке, которые только увеличивают сопротивление, стали использовать керамические или металлические сборные круглые, имеющие гладкие стенки, что позволяет газам беспрепятственно выходить через дымоход. Конечно, при этом он еще должен иметь хорошую тягу и диаметр не менее рекомендуемого.
  • Дальнейшим шагом уменьшить образование конденсата явилось применение так называемых сэндвич-дымоходов, когда между двумя слоями нержавеющей трубы располагается слой негорючего утеплителя. Разогреть такие дымоходы можно очень быстро, а от «криминального» перепада температур спасает утеплитель. Монтаж таких конструкций по сравнению с кирпичом или керамикой прост и такие дымоходы успешно прокладывают даже по внешним стенам домов.
  • Независимо от того насколько хорошо утеплены дымоходы все равно какое-то время необходима для их разогрева. Но пока это не случилось, могут создаться условия для образования большого количества агрессивного конденсата. Именно поэтому дымоходы делают вертикальными, а подключения выхода котлов под углом. Конденсат, образующийся в основном в вертикальном канале, просто сливается вниз, где его «заботливо» ждет конденсатоотводчик, который требуется периодически сливать.
  • Конечно, в плане образования конденсата, очень много зависит и от качества самого топлива. Если в природном газе будет большое количество водяных паров, то это, естественно, приведет и к большему количеству конденсата. Но на этот вопрос потребители голубого топлива повлиять не могут, так как это прерогатива газоснабжающих организаций.

Но в какое-то время у инженеров-теплотехников произошел переворот в сознании, когда они поняли, что «ненавистный» конденсат может дать не рассматриваемую ранее порцию энергии. Просто надо учесть его химические свойства и сконструировать такие котлы, которые будут нечувствительны к химическому воздействию и в то же самое время «выжимать» максимум из энергии сгорания газа. Надо отметить, что это неплохо получилось!

Как получается и передается тепловая энергия в газовых котлах

При сгорании газа выделяется большое количество тепла, которая используется в целях отопления. И как бы ни хотелось, все равно не полностью вся энергия используется в нужных для человека целях. Часть ее все равно теряется «по дороге». Для начала надо рассмотреть вопрос о температуре и количестве тепла, которые многие могут считать одним и тем же хотя и из науки, и из практики – это хоть и связанные, но разные вещи.

Температура – это условная величина, которая отражает степень нагретости каких-то объектов, которыми могут быть как твердые тела, так жидкости или газы. Если немного углубиться в физический смысл температуры и нагретости, то все это сведется к кинетической энергии молекул, из которых состоит тело. Другими словами – чем быстрее будут двигаться молекулы – тем больше температура. Наши органы чувств очень хорошо распознают температуру, но они просто позволяют судить какое тело горячее, а какое холоднее. Такая оценка, разумеется, является субъективной, которая не может использоваться в расчетах. Поэтому температуру оценивают по показаниям специальных приборов, которые мы знаем, как термометры.

Однако даже приборы могут измерять только эмпирическую температуру, для чего надо установить на шкале измерений две так называемые реперные точки и разделить интервал между ними на равные части. Было решено единицу измерения температуры назвать градусом, но вот что выбрать в виде реперных точек – возникли некоторые разногласия. В мире сейчас действуют три шкалы измерения температур:

  • Самая у нас популярная – это, безусловно, шкала Цельсия, названная именем шведского ученого Андерса Цельсия, который в 1742 году предложил в качестве реперных точек выбрать температуру замерзания воды и температуру ее кипения. За 0°C принято считать температуру замерзания, а за 100°С – кипения. Это совершенно логично, так как это непосредственно связано с жизнью человека и поведением одного из главных веществ в обмене веществ – воды. Вся шкала делится на равные части, которые мы знаем, как градус Цельсия – 1°C. Но при этом делается уточнение, что кипение воды происходит при нормальном атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба или примерно 100 кПа. Известно, что при пониженном давлении, например, в высокогорье, вода закипает при меньшей температуре, но замерзает «исправно» при 0°C.
  • Несколько раньше, чем Цельсий, в 1724 году, свою шкалу температур предложил немецкий ученыйГабриэль Фаренгейт. За нуль своей шкалы он почему-то выбрал температуру замерзания «экзотической» смеси из воды, соли и нашатыря в соотношении 1:1:1. Непонятно, какие мотивы руководили Фаренгейтом, но это случилось. Если рассмотреть ноль по Фаренгейту по сравнению с Цельсием, то можно сказать, что-то очень холодно, не шутка ведь —32°C. Похоже, что ученый просто решил испытанный им кошмар в виде зимних морозов принять за ноль. А за 100°F принята температура человеческого тела. Получается, что в привычном нам диапазоне от температуры замерзания воды и ее кипения находится диапазон шкалы Фаренгейта от +32°F до +212°F. Значит от 0°C до 100°C находится 180°F (градусов Фаренгейта). Измерение температуры по Фаренгейту является крайне неудобным, но, тем не менее его используют до сих пор в США и в некоторых других неизвестных многим государствах. Понять «упоротость» американцев, когда даже патриархальная в законотворчестве Великобритания перешла на шкалу Цельсия, трудно, но тем не менее страна с самой развитой экономикой имеет право использовать и градус Фаренгейта, и дюймы, и унции, и галлоны, и прочие единицы измерений, непонятные нам.
  • Помимо удобства измерения в повседневной жизни, физики высказали свою теорию, что должна существовать такая температура, при которой кинетическая энергия молекул вещества нулевая. И они выяснили, что это происходит при —273,15°C. Этот рубеж назвали абсолютным нулем, который, в принципе, недостижим, но теоретически возможен, а дальнейшую градуировку шкалы сделали точно в соответствии с Цельсием. Получается, что 0°C=273,15°K (Градусов Кельвина), а 100°C=373,15°K. Такой подход предложил английский ученый Уильям Томпсон, который впоследствии был удостоен королевой почетным званием лорда под именем барон Кельвин. Фамилия Томпсон в Англии в процентном отношении превосходит Ивановых в России и чтоб придать важность посвящению в рыцари – его назвали именем речки, протекавшей через университет, где он работал. И, кстати, его было за что чествовать, так как он действительно много внес в науку.

 

Кроме этих способов измерения температуры, в истории еще упоминаются и другие: Реомюра, Ньютона, Ранкина, Делиля и других. По разным причинам они не прижились и не используются. В международной системе единиц СИ показателем температуры является градус Кельвина – K°. Но при этом упоминается и градус Цельсия, который пересчитывается по простому правилу:

K=K+273,15.

Для пересчета температуры между самыми используемыми в мире шкалами можно воспользоваться следующей таблицей.

Теперь перейдем к понятию количества тепла, и чтобы понять разницу с температурой, рассмотрим простой пример. Допустим, надо нагреть до определенной температуры два сосуда с водой, но при этом необходимо передать им одинаковое количество тепла, что в отопительных котлах связано с определенным количеством сожженного топлива. Примем то, что в одном сосуде находится 150 литров воды, которую надо нагреть до 80°C от первоначальных 20°C. Другому сосуду мы готовы передать абсолютно такое же количество тепла, но нагревать его будем до 60°С. Вопрос в том, какое количество воды должно быть во втором сосуде, чтобы при одинаковом количестве переданного тепла в нем была достигнута заданная температура. Если пристальней рассмотреть теплопередачу, то она в прямой пропорции зависит от разницы температур по Кельвину или Цельсию. Поэтому мы можем узнать во сколько раз воды должно быть больше или меньше во втором сосуде:

(80°С—20°C)/(60°C-20°C) =60°C/40°C=1,5.

Получается, что если в первом сосуде должно у нас есть 150 литров воды, которую нагрели до 80°C, то во втором при том же количестве тепла переданного воде, но при конечной температуре в 60°C должно быть150/1,5=100 литров. Этот пример явно показывает, что при одинаковом количестве тепла переданного какому-либо телу и температура, и масса может быть разной. Также разные тела даже при одинаковой температуре могут иметь разную тепловую энергию. Для того, чтобы избавиться от этой неопределенности была введена такая величина, как энтальпия, которая показывает какое количество тепла содержится в единице массы вещества. Измеряется она в кДж/кг (килоджоулях на килограмм) или ккал/кг (килокалориях на килограмм).

Вода (и большинство веществ) известна нам в своих трех основных агрегатных состояниях. Это – твердое (в виде льда), жидкое (собственно, в виде привычной воды), а также газообразное (в виде водяного пара).

Есть и еще одно состояние воды, а также любого другого вещества – плазма, которая получается при нагреве газа до таких высоких температур, что он становится ионизированным. В частности, плазма образуется при различных электрических разрядах. Кстати 99,9% всего вещества во Вселенной находится именно в состоянии плазмы, так как звезды состоят именно из нее. Кроме этого, и в межзвездном пространстве находится огромное количество разреженного ионизированного газа – той же плазмы.

Если вещество в силу каких-то причин меняет свое агрегатное состояние, то говорят, что произошелфазовый переход. Чтобы понять это рассмотрим следующий рисунок:

На этой схеме показаны четыре агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Последнее мы рассматривать не будем вообще, так как пока в бытовом отоплении плазма не используется. Все переходы веществ из твердого в жидкое (плавление, для воды — таяние), из жидкого в газообразное (испарение или парообразование) и из твердого в газообразное (возгонка или сублимация) идут только при возрастании энтальпии, что видно по стрелочке в правой части схемы. Рассмотрим процесс нагрева воды до перехода ее в парообразное состояние, ведь именно это происходит в камерах сгорания газовых котлов. Вода содержится и в воздухе, и в топливе, а еще может быть и в виде конденсата, когда котел остывает во время пауз в своей работе. Для удобства восприятия также воспользуемся простой схемой:

На графике по горизонтальной оси абсцисс показана энтальпия, а по вертикальной оси ординат – температура. При этом сразу оговорено условие, что нагрев воды происходит строго при атмосферном давлении, так как при его уменьшении температура кипения будет меньше 100°C, а при увеличении – больше 100°C. Какие процессы мы наблюдаем:

  • Во-первых, на интервале AB графика происходит линейный рост температуры воды от 0°C и до 100°С. Все подводимое тепло идет только на нагрев.
  • Во-вторых, в точке B графика при нормальном атмосферном давлении начинается кипение воды, что инициирует процесс интенсивного испарения. При этом нагрев не прекращается.
  • В-третьих, на интервале BC продолжается нагрев воды, энтальпия растет, но температура будет оставаться на том же уровне 100°C. Это будет продолжаться до тех пор, пока вся жидкость не перейдет в газообразное состояние – пар. Другими словами, идет изменение агрегатного состояния от воды к пару.
  • И, наконец, в точке C происходит то, что вся вода после интенсивного кипения испаряется, но нагрев не прекращается. Тогда начинает расти также прямо пропорционально энтальпии температура пара. И она будет расти дальше, пока не достигнет состояния перегретого пара (более 100°C), который в традиционных котлах просто уходит вместе с другими дымовыми газами в дымоход. В современных газовых котлах температура водяного пара, входящего в «букет» дымовых газов – примерно 130°C.

На этом графике, мы уже замечали, что в одних его интервалах идет вместе с увеличением энтальпии (количества тепла, переданного воде) растет и температура, о чем можно легко судить просто по показателям приборов. Именно поэтому такую теплоту и называют явной теплотой.

На горизонтальном отрезке BC также идет передача тепла с той же интенсивностью, но термометр будет «стоять» на отметке в 100°C. Поэтому такую теплоту и называют скрытой (или невидимой) теплотой. Здесь идет уже фазовый переход, который также требует энергии, но она идет на то, чтобы молекулы воды развили такую скорость, котораябы позволила им «оторваться» от взаимного притяжения. Каждый такой единичный «отрыв» забирает небольшую порцию энергии, но в сумме получается весьма солидно. Это и объясняет, то, что при фазовых переходах температура не растет.

Если представить, что в вышеуказанном примере прекратился нагрев пара, то пойдет его остывание, соответственно и переданная тепловая энергия будет отдаваться обратно. Процесс пойдет вспять точно по такому же графику. Когда температура водяного пара упадет до 100°C, начнется выпадение конденсата и оно будет происходить до тех пор, пока весь пар не превратится обратно в воду. На вышеуказанном графике это отрезок от точки C до точки B. При этом вся скрытая теплота парообразования (в данном примере 638—100=538 ккал/кг) также отдается обратно, но называется в этом случае она скрытой теплотой конденсации.

Высшая и низшая теплота сгорания топлива

Получается, что если специально создать такие условия, при которых содержащийся в дымовых газах пар сконденсировался, то можно получить неплохую порцию дополнительного тепла, которую можно использовать в целях отопления. Как это правильно сделать? Для начала рассмотрим три важных понятия, применяемых в термодинамике.

  • Теплота сгорания – это не что иное, кок количество выделившейся теплоты, которая была получена при полном сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива. Измеряется теплота сгорания в джоулях (Дж) или калориях (кал). Для того чтобы узнать какое количество теплоты сгорания приходится на единицу массы или объема того или иного вида топлива, была введена такая единица, как удельная теплота сгорания, измеряемая в Дж/кг (кал/кг) или Дж/м³ (кал/м³).
  • Низшая теплота сгорания топлива (Qн, PCI) – это количество выделившейся теплоты, полученной только при сгорании топлива, без учета скрытой теплоты парообразования или конденсации.
  • Высшая теплота сгорания топлива (, PCS) – это сумма низшей теплоты сгорания топлива и скрытой теплоты парообразования (конденсации).

В традиционных газовых котлах при всех расчетах используют низшую теплоту сгорания топлива, так как энергия конденсации пара не используется. Наоборот, стараются температуру дымовых газов сделать такой, чтобы исключить или максимально снизить образование конденсата в камере сгорания и дымоходе. Но соблазн использовать энергию конденсации возник очень давно. Рассмотрим характеристики и для различных видов топлива и посмотрим насколько выгодно использовать скрытую теплоту конденсации. Величина Nм³ в таблице означает, что показатели рассчитаны для условий давления в 1 атмосферу и температуры в 0°C.

Цифры в таблице явно свидетельствуют о том, что самой большой разницей между низшей и высшей теплотой сгорания обладает именно газовое топливо. А самым большим – в 11,2% может «похвастаться» метан, который составляет основу природного газа. Другими словами – «овчинка выделки стоит», так как такой «довесок» поможет сильно сэкономить природный газ. Только осталось разобраться как это реализовать на практике.

Что такое точка росы?

Теоретически водяной пар в продуктах сгорания должен уже начинать конденсироваться при 100°C и давлении в 1 атмосферу, но это будет происходить если кроме пара нет ничего. В «выхлопе» любого газового котла имеются еще и другие дымовые газы, о чем мы писали ранее, которые оказывают сильное влияние на температуру начала конденсации водяного пара. Поэтому в реальности она начнется не при 100°C, а при меньших значениях. Это зависит и от состава дымовых газов, и от количества избыточного воздуха, который, не участвуя в горении, также уходит в дымоход. Поэтому рассмотрим дополнительное понятие – точка росы.

Точкой росы называют ту температуру, при которой начинается конденсация водяных паров, присутствующих в продуктах сгорания топлива. Для лучшего понимания необходимо рассмотреть зависимость на следующем графике.

Очевидно, что чем будет выше температура конденсации водяных паров в каком-либо топливе, тем будет лучше для технической реализации теплосъема с конденсата. И, рассматривая этот график, можно сделать определенные выводы:

  • Газообразное топливо по температуре точки росы выигрывает у жидкого. Твердое топливо мы не рассматриваем, так как для страны с огромными запасами газа это должно быть как минимум стыдно не на одну сотню лет вперед. Другими словами – использовать скрытую теплоту конденсации лучше всего, да и проще всего, именно в газовых котлах.
  • Температура точки росы очень требовательна к избытку воздуха. Чем меньше его будет – тем легче будет сконденсировать водяные пары из дымовых газов и получить из них дополнительное тепло. Другими словами – к приготовлению смеси воздуха и природного газа предъявляются повышенные требования.

Запомним эти выводы, так как они в дальнейшем помогут понять сложное внутреннее устройство конденсационного котла.

Мифы и правда о конденсационных котлах, относящиеся к его КПД

Важнейшей технической характеристикой любого газового котла, является его мощность. Она является отражением способности производить определенное количество тепловой энергии за определенный промежуток времени. Мощность в отоплении может традиционно измеряется в киловаттах, что является производной от одного ватта, который равен 1 Вт=1 Дж/1 с (один ватт мощности равен одному джоулю энергии, за 1 секунду), а 1 кВт=1000 Вт. Эта единица является системной, входящей в Международную систему единиц СИ, чьи стандарты уже очень давно приняты во всем мире. Но иногда могут встречаться и внесистемные единицы, которые, там не менее, можно перевести в системные. Самым распространенным «изгоем» в системе СИ является измерение мощности в ккал/час. Для перевода этой единицы в киловатты можно воспользоваться простым отношением:

1 кВт=0,860 ккал/час.

Проще всего это сейчас сделать при помощи онлайн-калькуляторов, которыми изобилует интернет. Но смеем заверить наших читателей в том, что все отопительное оборудование, продаваемое на территории России, имеет характеристики именно в киловаттах, так как наша страна (тогда еще в виде СССР) приняла еще в 1960 г Систему СИ и строго следует ей.

Мощность бывает разной – она подразделяется на полную мощность и полезную мощность. Например, есть котел, горелка которого может развивать максимальную мощность в 26,7 кВт. Это и будет полной мощностью котла. В то же самое время теплоносителю системы отопления передается только 24,03 кВт.

Коэффициент полезного действия котла – это отношение полезной мощности к полной. Если этот показатель надо выразить в процентах, то это можно записать следующим образом:

η=(Pпол/Pоб) *100%, где:

  • Pоб – максимальная (общая) мощность котла;
  • Pпол – полезная мощность котла.

В нашем случае η= (24,03/26,7) *100%=90%. Получается, что эта разница в 26,7—24,03=2,67 кВт, что в процентном отношении составляет 10%, куда-то девается. И это действительно так. Около 8% «улетучивается» вместе с дымовыми газами, а остальные 2% приходятся на тепловые потери в окружающую среду. Ведь как ни изолируй топку котла, все равно его корпус будет нагреваться и «отбирать» энергию и себе, и отдавать всему вокруг, что имеет меньшую температуру.

Если учесть то, что котел не работает все время, а запускается и отключается по сигналам автоматики, то во время этих переключений также есть потери. Допустим, котел остановился, насос системы отопления (если он есть) через некоторое время тоже, а теплообменник котла еще горячий. Это тепло остается невостребованным для отопления и поэтому так называемым цикличным потерям отдают еще 1%, хотя в реальной жизни они могут быть гораздо больше. В неправильно спроектированных системах отопления, когда мощность котла намного превышает нужную наблюдается такое явление, как тактование. Мощный котел очень быстро подогревает теплоноситель в отоплении и отключается. Затем, после остывания на несколько градусов, опять включается и работает непродолжительное время. Тактование очень сильно снижает ресурс котла и увеличивает расход газа.

Следует отметить, что КПД рассчитывается для того случая, когда котел работает на полную мощность. Если в нем установлена многоступенчатая горелка или реализована модуляция пламени, то КПД в тех режимах, когда котел работает не на полную мощность будет всегда ниже. Хоть ненамного, но все равно ниже.

Рассмотрим диаграмму, где очень наглядно показаны потери в обычных, не конденсационных газовых котлах.

Как видно, самыми большими «потерями» является так называемая скрытая теплота от неконденсированных водяных паров. Мы недаром слово потерями заключили в кавычки, так как в обычных котлах скрытая теплота конденсации водяных паров вообще не рассматривается. Все расчеты КПД в обычных котлах ведутся только с учетом низшей теплоты сгорания топлива – PCI (Qн). То есть 11% скрытой теплоты конденсации, которые могут быть использованы в отоплении не учитываются. Наоборот, для долгой жизни котлов и дымоходов стараются всеми способами избавиться от конденсата, стараясьчтобы дымовые газы имели достаточную температуру, чтобы выйти за пределы дома, увлекая за собой все водяные пары.

Если теперь рассмотреть вопрос о КПД конденсационных котлов, применив тот же подход, то окажется, что он может быть выше, чем 100%. Но тем, кто хоть немного знаком с курсом физики хотя бы в размере программы средней школы, известно, что КПД в 100% уже означает существование вечного двигателя, а более 100% — это уже, с точки зрения науки, означает шарлатанство в чистом виде. Для того чтобы правильно рассчитать КПД конденсационного котла, следует учитывать не низшую теплоту сгорания (PCI), а высшую (PCS). Тогда диаграмму потерь можно представить в следующем виде.

Циклические потери и потери в окружающую среду у конденсационных котлов такие же, как и у обычных, но в других показателях они отличаются. И если рассматривать КПД конденсационных котлов относительно высшей теплоты сгорания, то он не будет «зашкаливать» за 100%. Раз мы уже начали считать эффективность котла, то наиболее честно учитывать все процессы, которые задействованы для получения энергии. Поэтому настоящий КПД конденсационных котлов никак не может быть больше 100%, а рассчитанный по отношению к высшей теплоте сгорания он может составлять примерно 89—90%, что тоже вовсе не маленькая цифра.

Конечно, энергию конденсации водяных паров надо воспринимать как «подарок», который просто грех не использовать. Но это тепло можно «снять» только в специально предназначенных для этого устройствах – конденсационных котлах. О том, как на деле это можно реализовать рассмотрим в последующих разделах статьи.

Как можно реализовать конденсацию пара в продуктах сгорания

Мы выяснили, что для того чтобы началась конденсация водяного пара в дымовых газах необходимо обеспечить их охлаждение до 55°C и ниже. Но как это сделать, если на выходе из камеры сгорания температура всегда больше 100°C. Если

Источник

Газовый котёл подключили к дымоходу, а Вам говорят переделать и дают предписание!!!

Рекомендуем: камни в печку для бани какие лучше

установка конденсационного газового котла

Выбираем конденсационный котел для дома

Принцип работы конденсационного котла + 5 надежных моделей

Постоянный рост цен на энергоносители вынудил ученых и специалистов разработать новейшую модификацию котлоагрегата — конденсационный котел.

Это инновационная отопительная технология, использует энергию конденсации водяного пара, образующегося при сгорании газа, и является перспективным направлением для российского рынка. В странах Европы их устанавливают везде, где только можно, а в ряде государств они являются единственными котлами, которые допущены к эксплуатации.

Предпосылкой таких жесточайших ограничений — является проверенная временем эффективность схемы производства конденсационного тепла и ее экологическая безопасность.

Устройство и принцип работы конденсационных котлов

По конструкции конденсационный котел (КК) в значительной мере напоминает принцип работы конвекционного агрегата с закрытой камерой сгорания.

Отличие только в том, что он дополнительно укомплектовывается вторичным теплообменным аппаратом и блоком рекуперации.

Конденсационные котлы, работающие на газовом топливе состоят из:

  1. Закрытой топочной камеры с модулируемым горелочным устройством.
  2. Первичным теплообменным аппаратом No1.
  3. Камеры сгорания уходящих газов при точке росы до +55 С.
  4. Вторичного конденсационного теплообменного аппарата No2.
  5. Дымоотводящей системы.
  6. Вентилятора для нагнетания подачи воздуха в котел.
  7. Емкости для сбора и отвода конденсата.
  8. Электронасоса для циркуляции теплоносителя.

Принцип работы конденсационных котлов:

  1. Базовое количество тепловой энергии от сгорания газового топлива, греющая вода получает в теплообменном аппарате No1. Далее подающая вода из котла поступает в отопительный контур внутридомовой системы, где отдает тепло через радиаторы, охлаждается и направляется в низкотемпературный контур, на теплообменное устройство No2, где происходит глубокий отвод тепла дымовых газов, ниже точки росы +55С.
  2. В теплообменнике No2 остывшая вода из обратного трубопровода системы отопления, нагревается за счет рекуперации тепла от конденсации влаги дымовых газов и поступает для основного нагрева в подогреватель No1 расположенного в зоне высоких топочных температур. Такая тепловая схема нагрева воды отопительного контура позволяет экономить до 20 % топлива.
  3. Высокоточный контроль температуры отработанных газов, в конденсационном отопителе происходит благодаря высокому уровню автоматизации и применения модулируемой горелки с принудительной воздухоподачей и с диапазоном регулировки мощности от 20 до 100%.

    Принцип действия конденсационного котла. Источник фото: warmhouse.by

Сравнение с обычными котлами

Первое, что выделяет конденсационные отопительные котлы и шокирует покупателей — это диковинно большой КПД, больше 100%. При этом теоретическая физика настаивает на том, что такого не бывает. И это действительно так. В данном случае производители просто используют своеобразную систему расчетов.

Для того чтобы понять, что такое конденсационный котел и за счет чего он получает дополнительную тепловую энергию, необходимо рассмотреть Qн низшую и Qв высшую теплотворную способность топлива.

У натурального топлива существует 2 точки сгорания: высшая и низшая, между которыми существует большая разница.

Qв = Qн +k*(W+9H);

Где:

  • K — коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг);
  • W — количество воды в горючем веществе, %;
  • H — количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

Собственно использование тепла от конденсации влаги, в обычных котлах выбрасывается в атмосферу, повышает КПД в конденсационных котлах.

Разница между обычным и конденсационным котлом

КПД

При сгорании равного объема газа, конденсационные котлоагрегаты выделяют на 15-20% больше тепловой энергии, чем классический аналог. Данный результат образуется в связи с установкой дополнительного теплового элемента котла, особого теплообменного аппарата — водяного экономайзера, отбирающего тепло от уходящих дымовых газов ниже точки конденсации +55 C.

Производители таких устройств утверждают, что полезное действие их может достигать значения 120%. С точки зрения расчета теплового баланса стандартного котла — это невозможно, поскольку он не учитывает высшую теплоту сгорания.

Для того чтобы привести в соответствие эти расчеты многие страны ЕС сейчас перешли на модернизированный способ определения КПД, в котором учитывается все выделяемое тепло сгорания топлива.

И по таким, обновленным расчетам, реальный КПД конденсационного котла достигает 95%, например, как у немецких моделей конденсационного типа Wolf, а КПД обыкновенных конвекционных аналогов котлов не превышает 85%.

Таким образом, действительно у конденсационных котлов имеется существенное преимущество по эффективности, по сравнению с традиционными отопительными котлами.

Экономия

Принципиальным фактором, определяющего высокую экономичность конденсационного котла, является наличие глубокого модулирования пламени, реализуемое в горелочных устройствах котлоагрегатов данного типа.

Модуляция пламени — это потенциальная возможность автоматической регулировки котла от 25 до 100%. Для традиционных газовых отопителей данный диапазон возможен от 45% до 100%.

Грелка с модуляцией пламени. Источник фото: arkodan.com

Кроме того, эффективность такого отопительного котла в большей степени исходит от технической возможности системы, чем меньше температура обратки, тем наиболее полно конденсируются водяные пары в дымовых газах, а следовательно, тем больше скрытой теплоты сгорания возвращается в нагревательную систему, и, следовательно, с большим КПД работает котел.

При минимальной отрицательной температуре наружного воздуха, температура в обратке будет примерно 45-50 С и агрегат будет функционировать в варианте конденсации. Необходимые условия, самым эффективным образом, соблюдаются в напольных или низкотемпературных системах отопления.

Конденсат

По информации фирм изготовителей конденсационного теплового оборудования, исходя из конструкции и настройки теплового режима, объем образовывающегося конденсата равняется примерно 0.12-0.16 л на 1 кВт-ч выработанной энергии.

Следовательно, размер конденсатной влаги, возникающей при работе агрегата до 30 кВт, будет составлять приблизительно 4 л/ч, а при работе 500 кВт — от 50 до 75 л/ч.

Важно обозначить, что рН конденсатной жидкости располагается в границах 3 — 4, что говорит о ее высочайшей кислотности. В связи, с чем для ее отвода применяют кислотоупорные строительные материалы, например, полипропилен, отличающейся повышенной кислотоупорностью и гарантирующим герметичность каналов при рН от 2 и выше.

По действующим государственным санитарным нормам сброса сточных вод, запрещен слив в канализацию стоков с рН ниже 6.5 и выше 9. Поэтому в состав оборудования КК, должна быть включена установка по нейтрализации таких кислотных стоков.

Требования к дымоходам

Конденсационные котлы не позволяют экономить на материалах для производства дымовентиляционных систем. К ним предъявляются особые требования, поскольку отвод дымовых газов происходит с температурами ниже точки росы + 55 С.

При этом необходимо учитывать, что конденсация паров в дымовых газах происходит не только в котлоагрегате, но частично уже в дымоходе. Кислотная агрессивная влажная среда в дымоходе, где-то pH=4, является губительной для стандартного дымохода обычного котла.

Важно правильно смонтировать дымоход

Здесь необходимы совершенно другие низкотемпературные, кислотостойкие материалы из теплоустойчивых полимеров, кислотоупорной высококачественной некорродирующей стали либо алюминия и его сплавов.

Топ 5 конденсационных газовых котлов по рейтингу

Предпочтительный газовый конденсационный котлоагрегат такой, который отвечает насущным потребностям собственника дома по объемам выработки тепловой энергии, оборудован современной автоматикой для экономной и безопасной эксплуатации и имеет доступную цену.

Важно отметить, что понятием «низкой цены», конденсационные котлоагрегаты не обладают, они изначально имеют высокую стоимость из-за применения высокопрочных материалов.

BAXI LUNA Platinum+ 1.32

Это газовый конденсационный напольный котел от итальянского известного изготовителя. Котлоагрегат одноконтурный, рассчитанный исключительно для отопления.

Преимущества модификации:

  1. Сверхвысокий КПД — 105,7 %.
  2. Площадь нагрева до 350 м2.
  3. Теплопроизводительность — 35 кВт.
  4. Низкий удельный расход топлива, максимальный расход газа не выше 3.49 м3/час.
  5. Универсальность по топливу, работает с любыми видами газа — магистральный/сжиженный.
  6. Полнофункциональная защита.
  7. Предварительная очистка конденсата.
  8. Предварительная очистка питательной вода — встроенный фильтр.
  9. Цена: 83420 руб.


Недостатки напольного конденсационного котла Baxi:

  • работает только с низкотемпературными теплоносителями в системе «теплый пол»;
  • высокая стоимость;
  • реализуется только под заказ, длительный период доставки.

Buderus Logamax plus GB062-24 KD

Также конденсационный котел немецкой компании. Модель с теплопроизводительностью 24 кВт предназначенная для отопления жилых домов.

Преимущества модификации конденсационных котлов Buderus:

  1. Сверхвысокий КПД — 103,0 %.
  2. Площадь нагрева до 250 м2.
  3. Теплопроизводительность — 24 кВт.
  4. Низкий удельные расходы топлива, максимальный расход газа не выше 3.18 м3/час.
  5. Высококачественные конструкционные материала, долговечность работы котла.
  6. Высокий уровень автоматизации и контроля работоспособности узлов установки.
  7. Цена: 63700 руб.

Недостатки котлоагрегата — высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Bosch Condens 2500W WBC 24-1

Турецкий двухконтурный газовый котел с мощностью по отоплению — 24 кВт.

Преимущества модификации:

  1. Сверхвысокий КПД — 110,0 %.
  2. Площадь нагрева до 192 м2.
  3. Теплопроизводительность по отоплению — 24 кВт.
  4. Низкий удельные расходы топлива, максимальный расход газа не выше 3.18 м3/час.
  5. Высококачественные конструкционные материалы, долговечность работы котла.
  6. Высокий уровень автоматизации и контроля теплотехнических процессов.
  7. Расширительный бак — 6л.
  8. Цена: 89670 руб.


Недостатки конденсационного котла Bosch:

  • недоступность для работы на сжиженном газе;
  • высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Vaillant ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5

Немецкий бренд Vaillant — лидер в производстве бытовых отопительных котлоагрегатов, выпускает одноконтурную конденсационную модель ecoTEC plus VU INT IV 246/5-5 со стальным теплообменным аппаратом. Котел, рассчитан для нагрева жилых и общественных помещений до 200 кв.м.

Преимущества котла Vaillant:

  1. Сверхвысокий КПД — 108,0 %.
  2. Площадь нагрева до 200 м2.
  3. Теплопроизводительность по отоплению — 20 кВт.
  4. Низкий удельный расход топлива, максимальный расход газа не выше 2.6 м3/час.
  5. Высококачественные конструкционные материала, долговечность работы котла.
  6. Дистанционное управление.
  7. Высокий уровень автоматизации и контроля работоспособности узлов установк
  8. Расширительный бак — 10 л.
  9. Цена: 62270 руб.

Недостатки котлоагрегата -высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Viessmann Vitodens 100-W B1HC043

Еще один немецкий одноконтурный конденсационный котлоагрегат. Мощная модель — развивает до 35 кВт и способна обогревать 350 кв.м.

Котел Viessmann Vitodens. Источник фото: ferencziepuletgepeszet.hu

Преимущества котла Viessmann:

  1. Сверхвысокий КПД — 108,7 %.
  2. Площадь нагрева до 350 м2.
  3. Теплопроизводительность по отоплению — 35 кВт.
  4. Низкий удельные расходы топлива, максимальный расход газа не выше 3.46 м3/час.
  5. Высококачественные конструкционные материала, долговечность работы котла.
  6. Дистанционное управление.
  7. Высокий уровень автоматизации и контроля процессов горения.
  8. Цена: 105806 руб.

Недостатки котлоагрегата — высокая стоимость котла и ремонтных работ.

Что учесть при обслуживании и эксплуатации

Перед приобретением и монтажом конденсационного котла необходимо принимать во внимание, что они обладают определенными отличиями:

  • вывод дымовых газов может производиться исключительно через коаксиальный дымоотвод;
  • для вывода конденсатной влаги в систему городской канализации требуется провести специфический антикоррозионный трубопровод и оборудоватьсистему повышения рН конденсата до 6.5;
  • к конденсационным котлоагрегатам возможно подсоединить бойлер косвенного нагрева;
  • для того, чтобы продлить срок эксплуатации оборудования, рекомендуется запитать котел через электрический стабилизатор.

Конденсационный котлоагрегат наиболее распространённый вариант отопительных котлов в странах Европы. Во многих государствах установка иных отопительных агрегатов запрещена.

Это вызвано высокими выбросами вредных веществ, и низким КПД у традиционного отопительного котла.

Источник

Рекомендуем: футеровка печи для плавки

Комментировать
0
608 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Adblock
detector