Принципы работы конденсационных котлов

29.11.2016

Газовые водогреи, как важная часть сегодняшней системы обогрева, уже давно вошли в нашу жизнь. Но мало кто слышал и не все знают, что рабочий принцип котла конденсационного типа гарантирует большую степень экономии.

Принципы работы конденсационных котлов

Схема конденсационного котла с двумя теплообменниками

Схема котла конденсационного типа с 2-мя трубными змеевиками.

Сравнивание газового и котла конденсационного типа

Чтобы понимать рабочий принцип конденсационного отопительного газового котла, нужно рассмотреть работу котла прямого сжигания, работающего на газу.

Работа обыкновенного котла на газе

В котел подается газ, где он горит. Сильно нагретые газы, проходя через трубный змеевик, практически всю собственную энергию отдают тепловому носителю системы обогрева. Однако главное слово тут «практически». После чего отходящие газы выбрасываются в атмосферу через дымоходную систему. Но так как в один момент отходящие газы просто не могут передать всю собственную энергию, то в дымосос уходит и некоторая ее часть.

Эта энергия уходит в качестве пара перегретого.

Работа конденсационного отопительного газового котла

Схема устройства газового котла

Схема устройства котла на газе.

Рабочий принцип подобного котла базируется на способности пара трансформироваться в жидкость при его охлаждении. В процедуре перехода воды из одного агрегатного состояния в иное постоянно высвобождается определённое кол-во энергии тепла. Вот собственно эта часть энергии и способствует экономить на топливе, а еще повышает КПД подобного котла.

Если в обыкновенном приборе идет систематическая борьба с влагой, то котел конденсационного типа как раз только встречает его образование.

Конденсация пара выполняется в особенной камере, которая зовется теплообменным аппаратом. Такой трубный змеевик имеет приличную площадь, чем прочие газовые водогреи. Тут выполняется отбор энергии тепла и возврат ее в систему обогрева.

Необходимо заметить, что то кол-во тепла, которое выходит при сжигании некоторого объема топлива одновременно с теплом, образованном при конденсации, называют высшей теплотой, если не иметь в виду энергию конденсации — невысокую теплоту.

Если принять за 100% всю энергию от сгорания топлива в котле без учета процесса конденсации, то высшая теплота составляет приблизительно 111%.

Однако данные цифры показывают, что, благодаря конденсированию пара, выходит еще добавочных 11% энергии тепла. Причем эти 11% появляются без добавки топлива.

Хотя, разумеется, по всем канонам физики постоянный мотор просто нереален и при совершении какой-нибудь работы потери энергии просто неминуемы. Из-за этой причины КПД в 100% добиться просто нереально. Однако в этом случае КПД для подобного котла рассчитывается без учета энергии, получившейся из конденсированного пара.

Схема работы напольного газового котла

Рабочая схема газового котла для пола.

К примеру, в сегодняшнем газовом водогрее распределение энергии такое:

  • 93% — это нужная энергия;
  • 1% потери (лучистое тепло);
  • 6% потери (убираются в атмосферу одновременно с отходящими газами).

Что касательно котла конденсационного типа, то лучистые теплопотери остаются приблизительно на том же уровне, другими словами около 1%, а вот взамен них в систему идет назад приблизительно 11% процентов энергии, которая появилась в процедуре конденсации пара.

Необходимо заметить, что конструкция теплообменного аппарата более очень много применяет и энергию отходящих газов. Тут потери создают совсем не 6% , как в котлах прямого сжигания, а порядка 2%. Это дает возможность добавить к КПД котла конденсационного типа еще 4%.

Если вести точку отсчета КПД от невысокой теплоты, то с учитыванием всего вышесказанного можно на самом деле удостовериться, что КПД котла больше 100%, другими словами сумма 93%, 11% и 4% равна 108%.

  Декоративная отделка каминов

Необходимо заметить, что эти цифры совсем не отражают работу котла конденсационного типа, они толко лишь помогают увидеть разницу. Если в котле прямого сжигания КПД один, то котел конденсационного типа имеет КПД на 15% выше.

При всем этом кол-во сгоревшего газа остается одинаковым. Это значит, это достигается экономия топлива на 15%.

Конденсационный котел: рабочий принцип

Схема работы конденсационного котла

Рабочая схема котла конденсационного типа.

Как уже стало ясно, котел конденсационного типа работает так, что отходящие газы, которые в себе несут определённое кол-во тепла, попадают в особый отсек, в котором выполняется конденсация этого пара, а выделяемая энергия поступает обратно.

Необходимо заметить, что конденсация пара приходит исключительно в говоря по другому точке росы, что для простой воды составляет приблизительно 50 градусов.

Аналогичным образом, главной задачей перед инженерами, которые проектируют похожие газовые установки, заключается в том, чтобы просто не дать отходящим газам, имеющим температуру выше этой, покинуть пределы котла.

Чтобы решить такую задачу, были сконструированы и разработаны теплообменные камеры особенной конструкции. Подобные трубные змеевики предоставляют наиболее полный отбор энергии тепла путем понижения температуры газов до температуры точки росы. Вся отобранная тепловая энергия, как мы уже говорили, идет назад в систему обогрева.

Рабочий принцип подобного теплообменного аппарата состоит в следующем. Чтобы конденсация пара была потенциальной, применяется обратная линия отопления, которая имеет воду. Конденсация выполняется тем интенсивнее, чем ниже температура этой обратной воды. Без сомнения, что самая большая температура не должна быть больше 50 градусов, а иначе конденсация совсем будет невозможной.

Выходит, что чем ниже температура, тем выше КПД котла. Это видно из сравнение:

  • при температуре воды в прямом и обратном трубопроводе системы обогрева 40 и 30 градусов исходя из этого — КПД котла образно говоря равён 108%;
  • при температуре воды в прямом и обратном трубопроводе системы обогрева 70 и 60 градусов исходя из этого — КПД котла образно говоря равён 104%;
  • при температуре воды в прямом и обратном трубопроводе системы обогрева 90 и 75 градусов исходя из этого — КПД котла образно говоря равён 98%.
Схема монтажа котла отопления

Монтажная схема отопительного котла.

Необходимо заметить, что этот показатель даже при по максимуму большой температуре больше, чем у котлов, которые не применяют данный рабочий принцип.

Кроме того что рабочий принцип гарантирует большой коэффициэнт полезного действия всей системы для отопления, экономия достигается и иным показателем. Атмосферные горелки подобного нового оборудования способны очень точно высчитать и по этим расчетам подготовить горючую смесь (газ и воздух) так, чтобы достигалось ее предельное сгорание при подобранном рабочем режиме котла.

Это приводит не только к экономии топлива, но и к уменьшению вредных выбросов в атмосферу. Более того, потому, что температура выходных газов не превышает 45 градусов, а порой и намного меньше, имеется возможность изготовления дымоходных систем из обыкновенной пластмассы.

Факторы, которые влияют на продуктивность котла

Из описанного выше становится понятно, что от самого котла зависит многое, но немногие. Результативность котла зависит и от некоторых показателей каждой определенной системы обогрева. К примеру, от температуры циркулирующей в ней воды. Чем ниже температуры прямого и обратного водного потока, тем выше степень конденсации.

Становится понятно, что самым лучшим режимом температур будет пара температур 40/30 градусов. Такой температурой владеют практически все напольные системы, а еще панельные низкотемпературные системы обогрева. При подобных режимах температур рабочий процесс котла построен на вечной конденсации пара.

  Какие алюминиевые радиаторы отопления лучше

Если брать в рассмотрение радиаторные системы обогрева, которые являются теперь очень популярными, то в них результативность намного меньше, но остается высокой. Более того, во многие периоды, самые холодные, требуется самая большая температура теплового носителя. Это приводит к тому, что отходящие газы греются более чем на 50 градусов. В данном случае конденсация становится невозможной и результативность котла резко уменьшается.

Схема системы отопления

Схематика отопительной системы.

Становится понятно, что если сильно не обогревать тепловой носитель, то котел конденсационного типа способен давать самую большую продуктивность. Такой рабочий режим возможен собственно тогда, когда само здание довольно тёплое и требуется лишь поддерживать особый режим температур. Со своей стороны это реально при высоком понижении уровня потерь тепла строения, это достигается его утеплением.

Необходимо заметить и тот момент, что рабочий принцип котла дает возможность настраивать его быструю мощность, другими словами продуктивность в любой момент времени. Однако ручным способом выполнить это по правилам очень тяжело. Благодаря этому, чтобы увеличить результативность, была сделана система автоматической регулировки, которая обрела наименование погодозависимой. Ее рабочий принцип состоит в том, что с температурной переменой воздуха снаружи, она автоматично повышает или снижает температуру теплового носителя.

Данная автоматика дает возможность очень долго сдерживать температуру обратного потока ниже 50 градусов.

Необходимо заметить одно существенное преимущество подобных котлов: при среднемощные в 24 кВт за один сезон эксплуатации появится в усреднённом 1200 литров конденсата. При всем этом кислотность подобного пара составляет приблизительно 3,5 единицы. Это дает возможность сливать такой пар даже в систему централизированной канализации. Кислотность не превышает возможных норм при мощности ниже 50 кВт.

Химический тест работы котлов работающих на газу

Итак, становится понятен рабочий принцип котла. Однако не совсем ясно, откуда берется пар, почему эти требования по кислотности и так дальше.

Для подробного рассматривания данного вопроса потребуется выучить процесс горения с химической точки зрения.

Конденсационные отопительные газовые котлы для топлива применяют сжиженный или сетевой газ. При горении топлива на жидкой основе в значительном объеме выделяется водород и углерод. Из-за этой причины горючее получило наименование углеводородного. Так как ни один процесс горения не возможен без кислорода, то в топку воздух подается, в котором есть азот и кислород.

В результате окисления (реакции горения) появляются некоторые химические продукты горения: при взаимном действии углерода с кислородом появится двуокись углерода, а при взаимном действии кислорода с водородом появляются водяные молекулы. Так как процесс горения сопровождается обильным выделением тепла, то молекула воды находится не в жидком, а газообразном состоянии (пар перегретый).

Все данные продукты горения попадают в трубный змеевик, где чуть-чуть охлаждаются, приблизительно до 160 градусов, при всем этом они отдают большую половину собственной энергии в качестве тепла тепловому носителю. Некоторая часть одновременно с ними и паром перегретым уходит в дымосос.

Конденсационные отопительные газовые котлы имеют большой коэффициэнт полезного действия исключительно за счёт повторного применения уже отходных газов и забора у них оставшейся части энергии тепла. Вся отобранная энергия идет назад в систему обогрева.

Котлы конденсационного типа собственно данным процессом выделяются от остальных газовых установок.


Отопление / , ,

Добавить комментарий