Имеет смысл купить конденсационный котел или обычный?

1. В последнее время все больше людей, при желании изготовить себе систему отопления (далее СО) в доме или на даче, поставлены перед выбором. Купить обычный газовый котел или конденсационный.
Давайте попробуем разобраться в целесообразности покупки конденсационного котла отопления. Или решить, что лучше купить обыкновенный газовый котел.

 

2. Конденсационные котлы начали выпускать для более экономного расхода газа, т.е. экономии затрат на отопление (газовое топливо). Но, если в Европе, цена на газ выше, то в России пока ниже. И целесообразность покупки конденсационного котла зависит, в первую очередь, от стоимости газа, который Вы будете использовать. Чем дороже газовое топливо, тем бОльший смысл в приобретении конденсационного котла. Например, при использовании сжиженного газа пропан-бутана в качестве топлива, целесообразность приобретения конденсационного котла становиться намного больше.

 

3. Большинству из Вас уже известно, что конденсационный котел (далее - К-котел) потребляет меньше газа, но почему, и при каких условиях, не специалисту по системам отопления так до сих пор и неясно. Постараюсь эти вопросы осветить без применения очень уж «заумных» научных терминов, которые понятны только теплотехникам.

 

4. В двух словах. КПД любого котла (кроме электрического) тем выше, чем ниже средняя температура теплоносителя (воды) в теплообменнике котла (средняя между температурой подачи и обратки котла). Т.е. котел потребляет меньше газа. Но, к сожалению, для обычного неконденсационного котла слишком низкая температура теплоносителя (примерно ниже +58 градусов) вызывает образование кислотного конденсата на теплообменнике котла. Который может разрушать («проедать») теплообменник обычного котла, не рассчитанного на коррозионную стойкость к кислотному конденсату на его теплообменнике. Поэтому, в обычном неконденсационном котле приходиться использовать более высокую температуру теплоносителя, обычно 80/60 (выход/вход).

 

5. Поэтому при изготовлении конденсационных котлов применяют легированную высококачественную нержавеющую сталь. Которая, может противостоять образующемуся кислотному конденсату. Кислотным его называют потому, что в нем присутствуют в малых концентрациях угольная, азотная и серная кислоты.

В конденсационных котлах специально понижают температуру теплоносителя до режима котла 50/30 (выход/вход), для более полного извлечения тепла из продуктов сгорания газа и тепла конденсации водяных паров. Таким образом, газ К-котел экономит двумя способами. Первый, это понижение средней температуры теплоносителя в теплообменнике. Второй, полезное извлечение тепла конденсации водяных паров.

 

6. Довольно часто коэффициент полезного использования К-котлов, называют коэффициентом полезного действия (КПД). И любого, помнящего физику, очень «коробит» упоминание о КПД в 106%. Потому, что в физике ни одно устройство не может иметь КПД равное или больше 100%. На самом же деле, для К-котлов имеется в виду коэффициент полезного использования тепла сгорающего газа. Его, конечно же, тоже нельзя утилизировать в размере более 100%.

 

7. Но при сгорании углеводороводного топлива (газ), образуются пары воды при присоединении двух атомов водорода (Н) к одному атому кислорода (О) с образованием всем известной воды с химической формулой Н2О. Водяные пары при конденсации выделяют тепло, которого изначально не учитывали при сгорании газа (при учете по низшей теплоте сгорания). Именно часть этого тепла конденсации образующихся водяных паров и может использовать конденсационный котел в полезных целях. И относительно тепла сгорающего газа (по низшей теплоте сгорания) коэффициент использования тепла К-котлом может получаться 106-108%. Уж так сложилось, что коэффициент использования тепла стали неверно называть КПД котла. Правильнее, на мой взгляд, было бы называть не КПД, а коэффициентом полезной утилизации тепла. Видимо КПД стали называть для сравнения с КПД обычных неконденсационных котлов. Позвольте мне в дальнейшем, также использовать этот неверный термин, как КПД К-котла.

 

8. Вот схема работы К-котла:

 

 

 

 

9. Существует довольно широко распространенное заблуждение, что конденсационный котел более вреден для окружающей среды. Но, как раз наоборот, конденсационный котел намного меньше загрязняет атмосферу по сравнению с обычным котлом и тем более дровяным или угольным котлом. Основной довод противников конденсационных котлов такой, что якобы такой котел вырабатывает кислотный конденсат и приходится сливать его в специальную емкость. Но такой довод не выдерживает критики по нескольким причинам:

a.У обычных котлов и дровяных печей, водяные пары с примесью кислот вылетают через дымовую трубу в атмосферу. А затем выпадают на окружающую природу в виде кислотных дождей.

 

b.У К-котлов перед выливанием кислотного конденсата в канализацию или септик, всегда можно нейтрализовать этот конденсат. А при эксплуатации котлов мощностью до 150 кВт, даже нейтрализация конденсата не требуется, если конденсат выливается в канализацию. (согласно правилам эксплуатации котлов).

 

c.Также конденсационный котел выбрасывает в атмосферу намного меньше угарного газа (СО) и других вредных соединений азота и серы по сравнению с обычными котлами и дровяными печами.

 

10. Если у Вас вообще слабые перспективы подключить магистральный газ, или очень дорогостоящее, то конденсационный котел будет самым правильным выбором в том случае, если Вы задумаете использовать автономную газификацию (газгольдер) вместо подключения к магистрали.

 

11. Теперь поговорим более подробно об экономичности К-котла.

 

12. Позвольте кратко пояснить о характеристиках топлива, которое имеет «низшую» и «высшую» удельную теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания – это, количество теплоты, которое можно полезно использовать, не прибегая к конденсации водяных паров, содержащееся в продуктах сгорания. Высшая теплота сгорания, это та теплота, которую чтобы использовать всю, требуется сконденсировать водяные пары и использовать в полезных целях выделившееся при этом тепло.

 

13. Вот так схематично выглядит КПД современного обычного настенного котла при режиме работы системы отопления 75/60. Рисунок ниже. Потери тепла в атмосферу 11% плюс 8%, т.е. суммарно 19%.

 

 

 

 

 

 

 

14. Вот выглядит КПД К-котла в режиме 75/60. Рисунок ниже. Потери тепла в атмосферу 5% и 2%, т.е. суммарно 7%.

 

 

 

 

 

 

15. Вот так выглядит КПД К-котла в режиме 40/30. Потери тепла в атмосферу 2% и 1%, т.е. суммарно 3%.

 

 

 

 

16. Конечно, при проектировании новых систем отопления с К-котлом, лучше сразу рассчитывать их на максимально низкие температуры теплоносителя, например 50/30. Кстати, системы водяных теплых полов облегчают получить такой температурный режим теплоносителя. За счет такого проектирования, энергия конденсации водяных паров используется весь отопительный период и обеспечивается максимальная экономия газа.

Но и при замене котлов (реконструкции старых систем отопления), рассчитанных на температурный режим теплоносителя 90/70, имеет смысл устанавливать К-котлы, так как с максимальной нагрузкой котлы работают только в период холодной пятидневки (самые лютые холода). В остальное же время (до 50% времени) отопительного сезона, К-котел сможет работать при меньшем температурном режиме и в режиме конденсации (частичной). Так средний за сезон КПД современных обычных котлов не превышает 81-82%, а КПД конденсационных котлов на старых системах – 93-97%. В таком же соотношении и расходуется газовое топливо.

 

17. Тепловые режимы всех радиаторов и трубопроводов в системе дают общий результирующий тепловой режим СО. Например, 80/60 или 70/45 или 55/35. С точки зрения КПД газового котла (неконденсационного или конденсационного), чем меньшей температуры протекает теплоноситель через теплообменник, тем выше КПД котла. Но, например, для конденсационного котла режим 55/35 безопасен. А вот для неконденсационного может быть очень вредным (см.выше про кислотный конденсат на теплообменниках котлов).

 

18. При проектировании СО с конденсационным котлом можно сэкономить на разумном компромиссе между расходом газа и стоимостью отопительных приборов. Для этого для холодной пятидневки не проектировать СО на режим 50/30, а, например 60/40. Для средних зимних температур проектировать режим СО с КПД К-котла около 102-104%. Тогда в сильные холода, на подающем патрубке котла конечно придется использовать температуру погорячее, например, +60 на подаче и +40 на обратке, хоть это и уменьшит КПД котла и увеличит расход газа.

 

19. Это будет уменьшать КПД К-котла примерно до 102%. Но за счет этого стоимость радиаторов можно спроектировать пониже. Ведь на холодную пятидневку можно и на К-котле повысить температурный режим котла до 84/60. Конечно КПД котла упадет при этом, например, до 93%, но при этом будет всё равно выше, чем у неконденсационного котла. Но ведь это только на неделю холодов. Следовательно, со слегка повышенным расходом газа в эти дни можно примириться. Зато стоимость отопительных приборов (радиаторов) может упасть, например, со 100 тысяч, до 60-70.

 

20. Для завершения рассмотрения экономичности К-котлов приведу график, который отражает зависимость КПД от температуры теплоносителя, поступающего в обратку (обратный трубопровод) К-котла.

 

 

 

 

 

 21. Хочу заметить, чтобы Ваш К-котел действительно проявил себя в полной мере экономичным аппаратом, следует проектировать Вашу систему отопления так, чтобы температура на обратном трубопроводе К-котла была как можно ниже. В реальном проектировании следует стремиться получить 30-35 градусов на обратке котла. На графике видно, что при температуре обратки +50 градусов, мы имеем КПД К-котла около 97%, при температуре обратки +40 имеем КПД около 103%, а при температуре обратки +30 имеем КПД котла около 106%.

 

22. И еще один график, показывающий, с каким КПД могут работать обычные современные котлы и К-котлы в среднетемпературном и низкотемпературном режимах.

 

 

 

 

  23. В заключение расскажу очень интересную подробность, о которой мало кто задумывается. Газовые счетчики на магистральный природный газ работают по принципу подсчета объема, но не массы. Но Вам ведь важна именно масса газа (потому, что теплотворность зависит от массы газа, а не от его объема). По нормам в подающей магистрали должно быть давление газа 25 мБар (поправьте, если ошибся на несколько единиц миллиБар). В реальности же давление в газовой подающей трубе бывает и 15 мБар. И если Вы думаете, что платите за нормативный кубометр газа, например, 5 рублей, то на самом деле платите 8р34копейки за нормативный кубометр, при входящем давлении 15 мБар. Если же в холода давление падает до 11 мБар, то Вы уже платите за кубометр 11р36 коп.  

 

Автор Инчин Владимир Владимирович

Перепечатка не возбраняется,
при указании авторства и ссылки на этот сайт.