Установка конденсационного котла. Конденсационные газовые котлы – принцип работы, достоинства и недостатки. Нецелесообразность использования в высокотемпературных системах

Это должно быть вашим желанием, устанавливая конденсационный газовый нагревательный котёл, следовать последним достижениям конструкторской мысли. Дело в том, что обычные газовые котлы, без которых немыслима ни одна серьёзная система автономного отопления загородного дома, не полностью используют весь потенциал такого источника энергии, как газ. Именно поэтому, даже лучшие модели газовых нагревательных котлов имеют КПД не выше 80%. Часть энергии приходится выводить наружу и просто выбрасывать через коллектор.

Устройства вне школьных постулатов физики

Но, есть возможность выжать из газа дополнительные дивиденды в виде килокалорий энергии.

Суть процесса

Идея заключается в следующих постулатах:

газ – неоднородный источник тепла , в своём составе он имеет и водяной пар;
оказывается, при сжигании газа мы выбрасываем наружу не только продукты сгорания, но и этот самый пар ;
и возникает идея – а почему бы этот пар не конденсировать и получающуюся горячую воду тоже не использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления.

Так и было сделано – на свет появились новейшие газовые отопительные котлы конденсационного типа. Котлы, так широко завоёвывающие популярность, что по статистике более 30% всех газовых котлов в Германии именно компенсационные.

Родившись в пору, когда на создаваемые в мире изделия стали предъявляться повышенные требования с точки зрения дизайна, конденсационные котлы разрабатываются с упором и на эту характеристику – все они страшно привлекательно выглядят.

Ну, а то, что скрывается внутри, благодаря такой «двойной очистке» газа и позволяет достичь реального расчётного КПД от 105 до 110%. Другими словами, конденсационные котлы, по сути процесса работы, являются двухконтурными.

Полезный совет! К сожалению, нельзя сказать о такой же распространённости представляемых котлов у нас, как в Германии. Поэтому, если вы решились установить у себя такой котёл, в первую очередь выберите достойную модель, а самое главное, достойного поставщика и наладчика приобретённого котла. Прямо скажем, подавляющее большинство фирм не имеют ни опыта работы с такими котлами, ни соответствующего персонала для его дальнейшего обслуживания.

Преимущества конденсационных котлов

Среди преимуществ следующие:

у них максимальный КПД из всех возможных устройств аналогичного назначения – а, значит, вы имеете возможность уменьшить потребление газа при тех же калориях выработанной энергии; по статистике, потребление газа у конденсационных котлов на 15-20% меньше, чем у обычных;

гораздо больший диапазон регулировки температуры теплоносителя – такая регулировка возможна на всех котлах, но работающие с газом и «попутным» паром, имеют максимальный диапазон от 30 до 85 градусов (кстати, такой максимум, как правило, нет необходимости подавать в систему, обычная температура теплоносителя в отопительных системах не превышает и 40 градусов);

меньший выход вредных веществ в атмосферу – газовая смесь сгорает в гораздо большем объёме;

инновационная технология подстегивает и конструкторов, и технологов – все конденсационные котлы изготавливаются по самых передовым технологиям, что обеспечивает им гораздо больший срок службы при тех же нагрузках.

Из недостатков

Но надо отдавать себе отчёт, что такие котлы имеют и некоторые недостатки, больше житейского плана:

самое главное – они стоят минимум в два раза дороже обычных газовых котлов; и это на сегодняшний день – главный тормоз их массового использования;

во-вторых, такие агрегаты очень привередливы к материалу, из которого сделан дымоход – необходимо использовать только высококачественный пластик и керамику;

в-третьих, требует специального расчёта системы отопления под более низкие внутренние температуры (не выше 70 градусов) – это требование уже выдвигает необходимость конденсирования пара внутри;

в-четвёртых, требуется специальный водовод для вывода наружу, как правило, в канализацию, скопившейся внутри воды (обычно, не более 30 литров в день при постоянной работе котла); тут необходимо отметить, что в той же Германии существуют ограничения на вывод подобной воды в общую канализационную систему;

в-пятых, требует наличия опытного персонала для их установки и сопровождения.

Несмотря на то, что эти котлы изначально разрабатывать как двухконтурные, существуют и одноконтурные модели. Но самое главное, разработано несколько модификаций конденсационных котлов в зависимости от места их установки.

Существует модификации:

напольные – самые мощные и распространённые; мощность подобных котлов может составлять 100-120 кВатт;
– очень изящно выглядящие аппараты с мощностью в 30-40 кВатт, чего часто с лихвой и хватает.

Полезный совет! Если вы решили приобрести газовый конденсационный котёл для промышленного использования, скорее всего, вам необходимо будет выбрать модель прямого, или ещё говорят, «мокрого», воздействия на поток теплоносителя. Эффективность таких котлов ещё выше, но их применение пока ограничено небольшим рынком предложений. В домашних условиях поголовно используются котлы косвенного, или «сухого», воздействия на теплоноситель, без соприкосновения с ним.

На гребне волны

Своими руками у вас вряд ли получится. Это слишком ответственная техника, служащая для слишком ответственных задач. Даже несмотря на то, что в вашем распоряжении будет инструкция по установке и эксплуатации, даже несмотря на то, что вы просмотрите все фото и видео материалы на нашем сайте, вам всё равно придётся обратиться за подробными консультациями к профессионалам.

А вот разобраться в алгоритме работы конденсационных котлов и выбрать необходимый, согласно мощности и внешнего вида, это уже для вас. В любом случае, отнеситесь к выбору очень ответственно, цена ошибки довольно велика и выражается уже не только в качестве отопления вашего дома, в немалых потерянных финансовых средствах, но и в дискредитации такой важной вещи, как внедрение в нашу жизнь самых передовых достижений конструкторов и дизайнеров.

Из инструкции по проектированию на конденсационные котлы Buderus (Германия).
Соответствует СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1 ТРУБОПРОВОДЫ : "...Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м 3 ∙сут) ..."

VITODENS Газовые конденсационные котлы
Инструкция по проектированию

Bosch Condens 3000 W
- Возможность прямого подключения к системе теплого пола

Другая модель
Bosch Condens 5000 W Maxx
Возможность прямого подключения к системе теплого пола
Без требуемого минимального расхода циркуляционной воды

Высококачественные компоненты, такие как плазменно полимеризованный алюминиевый теплообменник и надежная конструкция делают Condens 5000 W Maxx не только чрезвычайно надежным, но и исключительно прочным. Благодаря инновационной технологии Flow Plus нет минимального значения напора воды через теплообменник . По этой причине полной гидравлической системы не требуется.

Про антидиффузионный слой (кислородный барьер):
"... Данный результат еще раз подтверждает ошибочность распространенного утверждения: «Трубы малых диаметров не обязательно армировать или защищать теплоноситель от попадания в него кислорода, так как потоком кислорода сквозь стенку таких труб можно пренебречь». Сторонники этой точки зрения призывают не армировать алюминием и не покрывать слоем AVOH (антидиффузионный слой для труб PEX) и PPR трубы малого диаметра. Однако именно такие трубы, стоят, например, перед стальными панельными радиаторами (толщина стальной стенки – 1,2 мм). Поэтому армировать алюминием трубы малого и большого диаметра для систем отопления необходимо. Причем для труб малого диаметра это правило более важно, чем для труб большого диаметра, где необходим расчет и привязка к конкретной схеме применения.
Например, при D=2х10-11 м2/с (кислородопроницаемость полипропилена) и ∆сО2 MAX = 270 г/м3 (ориентировочное содержание кослорода в атмосфере)
Q/V=1,9٠10-8/DN2 (г/с٠м3) или 1,6٠10-3/DN2 (г/сутки٠м3)
для DN20мм, получим в сутки 4 г/м3 кислорода – иначе говоря, возможно образование 30 г ржавчины. В одном метре трубы DN20 PN20 (SDR=6) содержится 2,2х10-4 м3; соответственно, через этот погонный метр трубы в теплоноситель пройдет по максимуму 8,8х10-4 г/сут. кислорода.
Например, если система отопления выполнена из полипропиленовой трубы PN20 (неармированной или армированной стекловолокном), объем системы отопления 100 л, имеются настенный котел с алюминиево-медным теплообменником и температурой нагрева 80 С° и стальные панельные радиаторы, а емкость труб равна 50 л, то в сутки для типового набора труб разного диаметра с SDR=6 пройдет в теплоноситель около 0,1 г кислорода; в пересчете на в год это составляет 37 г кислорода, или 250 г ржавчины, полученной в стальных панельных радиаторах (которые, весьма вероятно, потекут через год или два эксплуатации).
В задачи данной статьи не входит точный количественный анализ кислородопроницаемости, однако приведенный пример позволяет разрешить часто задаваемый вопрос: «Сколько кислорода пропускает пластиковая труба? Много это или мало?» Думается, нами был дан вполне конкретный ответ. В заключение заметим, что на эту тему написано немало содержательных работ, но выводы читателей или компаний, поставляющих подобную продукцию на рынок, не всегда соответствуют проведенному в этих статьях анализу ..."

Дымоход является одной из наиболее важных частей в конструкции котельной на основе любых котлов, работающих на сжигании топлива, в том числе конденсационных. Правильное проектирование, выбор материала и качественный монтаж дымохода - необходимые условия долгой и эффективной эксплуатации котельной в целом.

Главной особенностью дымовых газов от конденсационных котлов является их низкая температура по сравнению c отходящими газами от традиционных котлов. В свою очередь низкая температура приводит к обязательному образованию определенного количества конденсата в дымовой трубе. Именно эти два фактора - низкая температура и выпадение конденсата - являются определяющими при выборе материала дымохода для конденсационного котла. Кроме того, необходимость обеспечения постоянного отвода сконденсированной влаги необходимо учитывать в конструкции и геометрии дымовых труб.

На фоне вышесказанного мы разберем три основных аспекта касающихся дымоходов для конденсационных котлов:

Используемые материалы;
Особенности конструкции;
Основные схемы монтажа.

Материалы для изготовления дымоходов для конденсационных котлов

Два наиболее распространенных материала, применяемых для изготовления дымовых труб для конденсационных котлов - огнестойкий полипропилен и нержавеющая сталь.

Огнестойкий полипропилен (PPs)

В бытовом применении PPs дымоходы являются наиболее доступными по стоимости и удобными с точки зрения монтажа. Вообще говоря, полипропиленовые дымоходы применяются в том числе с традиционными котлами наиболее современных конструкций, но все же срок службы в таком случае ограничен в силу сравнительно высокой температуры дымовых газов.

В случае конденсационных котлов температура выбросов достаточно низка для того, чтобы не оказывать никакого влияния на прочность дымовых труб. Кроме того, полипропилен инертен к кислотному составу конденсата, образующемуся при сжигании углеводородного топлива. То есть с точки зрения долговечности данный материал идеален для применения с конденсационными котлами.

Еще одной особенностью дымоходов для конденсационных котлов является требование к работе под избыточным давлением. То есть соединения элементов должны быть герметичны. Обычно для обеспечения герметичности используются силиконовые уплотнения. Полипропилен здесь удобен тем, что благодаря своей упругости не требует использования дополнительных стяжных хомутов, в отличие от нержавеющей стали.

Главным недостатком данного материала является уязвимость к воздействию ультрафиолета, то есть такие дымоходы нельзя прокладывать на улице в открытом виде.

Так же важно отметить, что полипропилен должен быть именно огнестойким. Обычно данный факт отмечается буквой “s” в обозначении материала (PPs). Такой тип полипропилена более устойчив к высоким температурам и, что не менее важно с точки зрения безопасности, не поддерживает горение. В прошлые годы была довольно распространена ошибка применения для монтажа дымохода канализационных напорных труб из обычного полипропилена с целью снижения стоимости материала. Делать так нельзя ни в коем случае по обозначенным выше причинам.

Нержавеющая сталь

Кислотоустойчивые марки нержавеющей стали являются вторым по популярности материалом для дымоходов конденсационных котлов в бытовом применении, и основным - в промышленном и коммерческом сегменте!

Основные требования все те же: работа под избыточным давлением и устойчивость к химическому составу конденсата. С точки зрения температуры нержавеющая сталь обеспечивает огромный запас прочности.

Типы дымоходов

Три основных конструктивных типа дымоходов, каждый из которых имеет определенную область применения:

одностенный;
двустенный (сэндвич);
коаксиальный.

Одностенный дымоход

Из названия понятно, что это просто трубы и фасонные элементы из соответствующего материала. Применяться может только внутри помещений или теплоизолированных каналов (например печных труб при реконструкции). Обычно используется для выброса дымовых газов в случае, когда забор воздуха осуществляется из помещения котельной.

Зачастую так же применяется для изготовления канала подачи воздуха на горение с улицы. К данным воздуховодам, конечно, не предъявляется особых требований по температурной и химической стойкости и герметичности. То есть изготовлены они могут быть практически из любого доступного материала. Однако с точки зрения единообразия и удобства монтажа обычно применяется тот же тип одностенного дымохода, что и для выброса дымовых газов.

Одностенные дымоходы ни в коем случае не могут быть использованы на улице. Основная проблема - постоянное образование конденсата в канале. С точки зрения химической стойкости, как было отмечено выше, это не страшно, но существует большая опасность замерзания жидкости внутри дымохода и, как следствие, заужение проходного сечения трубы. Падение естественной тяги из-за остывания дымовых газов для данного типа котлов не имеет критического значения, так в них установлены мощные вентиляторы, обеспечивающие высокое значение остаточного напора.

Двустенный дымоход (сэндвич)

Элементы данного типа дымоходов состоят из двух концентрических труб различного диаметра, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом, обычно каменной ватой не поддерживающей горение.
К наружной трубе не предъявляется особых требований по кислото- и термоустойчивости, нужна только стойкость к атмосферным условиям (осадки, ультрафиолет) и механическая прочность. Поэтому в случае двустенных дымоходов из нержавеющей стали внутренняя и наружная трубы обычно изготавливаются из различных марок стали для оптимизации стоимости. Встречаются варианты с исполнением наружной трубы из алюминия.

Двустенные дымоходы могут применяться как внутри помещения, так и на улице.

Благодаря низкой температуре дымовых газов и отсутствию вероятности ожога, в случае конденсационных котлов двустенным вариантом обычно выполняется как раз только наружная часть дымохода, а для внутренней можно использовать обычную одностенную трубу.

Коаксиальный дымоход

Снова исходя из названия понятно, что представляет собой данный дымоход: две концентрические трубы с пустым пространством между ними.

Главной особенностью данного типа является то, что он используется как для выброса дымовых газов (через внутреннюю трубу), так и для забора воздуха на горение (через пространство между трубами). Соответственно, при его использовании не требуется постоянного обеспечения поступления в помещение котельной воздуха для горения. Кроме того, поступающий воздух подогревается от дымовых газов, за счет чего достигается повышение общего КПД котельной.

Прокладывать коаксиальные дымоходы так же допускается только внутри помещений, длина наружного участка в наших условиях должна составлять не более одного метра. Частой проблемой в условиях холодной зимы является намерзание льда на окончании дымохода. Происходит это из-за резкого охлаждения дымовых газов на выходе при контакте с холодным воздухом, поступающим на горение через зазор между трубами. Для решения данной проблемы можно подрезать участок внешней трубы в зоне окончания дымохода, чтобы разнести выброс дымовых газов и забор воздуха; либо использовать заводские зимние варианты окончания коаксиальной трубы.

Изготавливается данный тип дымохода как из пластика, так и из нержавеющей стали.

Основные схемы монтажа дымоходов для конденсационных котлов

Все схемы дымоходов для конденсационных котлов делятся на два основных типа: с забором воздуха на горение из помещения и с улицы. Естественно, в отечественной нормативной документации описаны данные типы дымоудаления и требования к ним, но в документации на котлы обычно встречаются названия согласно европейским нормам. Дымоход с забором воздуха из помещения котельной обозначается как “Bxx”, с улицы - как “Cxx”. Первый индекс меняется в зависимости от конкретной схемы, второй - от расположения вентилятора относительно теплообменника котла. Во всех современных конденсационных котлах вентилятор расположен перед теплообменником, что обозначается индексом “3”. Ниже приведены основные схемы на примере настенных котлов:

Для бытовых мощностей расчет дымохода обычно необязателен, достаточно следовать рекомендациям производителя котла по максимальной длине с учетом фасонных элементов (колен, тройников и т.п.). В случае промышленных котельных расчет дымоудаления обязателен, за ним можно обратиться к производителю дымохода.

Забор воздуха на горение из помещения

Наиболее простой способ организации отвода дымовых газов. Почти всегда применяется для котельных большой мощности: промышленных или коммерческих, когда используются котлы напольного исполнения. Так же часто встречается в бытовом применении.

Два главных требования при использовании таких схем: обеспечение необходимого притока воздуха в котельную и его чистоты. Для котельных больших мощностей это обычно не является проблемой, так как указанные моменты внимательно учитываются на этапе проектирования. В частных котельных часто встречается ситуация, когда достаточный приток воздуха не обеспечен; либо осуществляется через смежные помещения, где после запуска котла продолжаются отделочные работы, что способствует присутствию в воздухе мелкодисперсной пыли и засорению внутренних элементов котла. Естественно, такого положения вещей следует избегать или использовать специальные воздушные фильтры на котлах.

В данном случае дымовая труба обязательно должна быть выведена выше уровня крыши из зоны так называемого “ветрового подпора”.

Необходимо это для того, чтобы исключить влияние колебаний давления воздуха на процесс дымоудаления.

Забор воздуха на горение с улицы

В данном случае применяются два основных подтипа дымохода: коаксиальный и раздельный.

Коаксиальный дымоход

Как было сказано выше, распространен в основном в бытовом применении с настенными котлами. В частном доме коаксиальный дымоход особенно удобен тем, что его достаточно просто вывести горизонтально за стену, без сооружения вертикального ствола, выходящего за уровень крыши. Возможно это благодаря тому, что участки забора воздуха и выброса дыма расположены рядом в одной зоне по давлению, и, таким образом, не подвержены воздействию ветра.

Остается, однако, вопрос рассеивания дымовых газов в атмосфере. Выбросы современных конденсационных котлов экологически чисты, но дымоход должен соответствовать нормам по расстояниям до окон, дверей, вентиляционных решеток и соседних участков землевладения. Для того чтобы совместить удобство монтажа коаксиального дымохода внутри помещения и использования двустенной трубы на улице можно использовать специальные переходные комплекты.

В случае модернизации существующей котельной с кирпичными дымоходами встречается вариант исполнения с коаксиальной трубой до зоны данного дымохода. Далее внутри него прокладывается новая труба из нержавеющей стали (можно использовать одностенную). Забор воздуха осуществляется через зазор между стальной трубой и кирпичным дымоходом.

Наиболее разнообразный с точки зрения вариантов исполнения вариант организации дымохода. Тем ни менее в частном строительстве и в промышленных котельных встречается редко. Так как для конденсационных котлов первом случае обычно проще использовать коаксиальный дымоход, во втором - забор воздуха из помещения.

Часто встречается в многоквартирных домах с отдельными теплогенераторами на каждую квартиру, по следующей схеме:

По вопросу выбора и покупки дымохода для конденсационного котла обращайтесь к нашим .

Должен быть выполнен из материалов, обладающих повышенной устойчивостью к кислотной коррозии. Одно дело, когда через трубу проходят горячие продукты сгорания, и совсем другое — когда в ней образуется конденсат, концентрированная кислота с pH от 3 до 5.

2. Дымоход должен обеспечивать свободный слив конденсата в специальный резервуар

Этот резервуар (котёл) должен быть оборудован сифонным гидрозатвором, заполненным водой, чтобы избежать попадания дымовых газов в сливной трубопровод.

Утепленный. Фото: Navien

3. Нужно предусмотреть принудительную тягу

Температура уходящих газов низкая (примерно 55 С), втрое ниже уходящих газов из обычного котла (180 С). Из-за этого естественной тяги дымохода, как правило, недостаточно, поэтому в используют принудительную тягу. Вентилятор котла способствует удалению дымовых газов из котла.

4. Дымоход должен быть герметичен

Из-за принудительной тяги дымоход обязательно должен быть герметичен по всей своей длине (например, используются манжетные уплотнения). А иначе часть дымовых газов будет попадать в помещение.

Коаксиальный. Фото: Protherm

5. Необходим постоянный приток воздуха

Для нормальной работы конденсационного котла требуется организовать постоянный приток воздуха к нему. Это можно осуществлять несколькими способами, например, забирая воздух из помещения, если в нём есть достаточный его приток. Если приточного воздуха недостаточно, приток воздуха организуется через тот же дымоход, который для этого обычно делают в виде концентрического трубопровода (коаксиальный дымоход). По внутренней трубе внутрь поступает уличный воздух, а по внешней отводятся дымовые газы.

Компактный котёл с коаксиальным дымоходом. Фото: Борис Безель

6. Надо правильно определить длину дымохода

Длина дымохода не может быть произвольно большой, она определяется мощностью вентилятора конкретной модели котла. Для каждой модели конденсационного котла она своя, и указывается в технических характеристиках изделия. Например, модель De Dietrich VIVADENS MCR-P 24 рекомендуется подключать к коаксиальному дымоходу с горизонтальным окончанием и с диаметрами воздушного канала 60 мм и для дымовых газов 100 м. И длина этого дымохода не должна превышать 6 м, если он имеет с горизонтальное окончание (выходной отрезок трубы выходит горизонтально через стену дома) либо 20 м, если коаксиальный дымоход имеет строго вертикальную конструкцию.

Редакция благодарит компанию De Dietrich за помощь в подготовке материала