Конденсационные газовые котлы: технические характеристики, достоинства и принцип работы

Принцип работы

Конденсационный котел работает таким образом, что первый теплообменник подогревается при сжигании горючего, а второй отбирает тепло у сгоревших газов. Стенки вторичного аппарата концентрируют пар. Но чтобы конденсатный процесс не вызывал коррозии, производители применяют отличные сплавы. Они отбираются по принципу химической стойкости.

Чтобы вторичный контур отопления собирал максимум тепла, используют такие решения, как:

• прикрепление дополнительных спиралей;
• применение внутренних частей разнообразного сечения;
• монтаж конденсирующего теплообменника на возвратном ходу нагревательной системы.

Газовые конденсационные котлы с бойлером позволяют решить проблему горячего водоснабжения даже при использовании отопительных систем, имеющих одноконтурный профиль.

Есть три основных варианта:

• встраивание бойлера в сам котел;
• добавление внешних резервуаров;
• применение бойлеров, работающих по схеме косвенного обогрева.

По статистике встраиваемый бойлер вместимостью 50 л позволяет закрыть потребности семьи из 3 или 4 человека в горячем водоснабжении на 100% без всяких затруднений. Следует учитывать, что наличие резервуара сужает выбор потребителя, нельзя вешать на стену, даже самую крепкую, конструкции объемом свыше 100 л. Бывает так, что котел изначально не оснащен бойлером — или даже оснащен, но работа его недостаточно эффективна. Решением проблемы оказывается монтаж выносных резервуаров. Совместимость с ними обеспечена практически у всех настенных газовых аппаратов.

Патрубки и насосы, обеспечивающие циркуляцию, в такой системе должны быть предназначены отдельно для отопления и для горячего водоснабжения. Общая емкость резервуара подбирается сообразно мощности котлов. Если она недостаточно велика, прогрев жидкости займет очень много времени или вовсе не выйдет на необходимую величину. Стандартный подход при заводской настройке автоматики котлов подразумевает первенство отопительного вектора. Как только теплоноситель охлаждается чрезмерно, датчик обнаруживает это и запускает подогревающий блок.

Чтобы горячая вода все время оставалась на одном и том же уровне температуры, котлы с бойлером оснащаются внутренним ТЭНом. Контроллер зависит от электрического питания и направляется автоматикой самого котла. Довольно интересный вопрос — получится ли применить бойлеры для обогрева.

Теоретически это возможно, однако есть целый ряд подводных камней.

• Большинство накопителей оснащается нагревателями всего на 1500 Вт. Этого хватит на прогрев 10 кв. м, но только при солидном утеплении и не слишком сильных ветрах, морозах.
• ТЭН, работая постоянно, значительно увеличит общее потребление электроэнергии.
• Протолкнуть воду по системе можно при помощи стандартной обвязки, но она не способна компенсировать слабость центрального звена.

Следует заметить, что конденсационные котлы бывают не только газовыми, но и дизельными; подобные конструкции выпускают даже многие именитые производители. Обещанный КПД несколько ниже, чем у работающих на газе аппаратов, однако и 98% – это чрезвычайно хороший показатель. Viessmann Vitorondens 222-F и 200-T — яркие примеры таких систем. Теплообменник производится из нержавеющих марок стали. В системах используется горелка универсального типа, способная применять какой угодно вид жидкого горючего.

Малый выброс вредных веществ обусловлен подготовкой смеси топлива и воздуха в идеальных пропорциях. Разработчики сумели оснастить эти аппараты комфортным управляющим блоком и сенсорным оборудованием. Источники тепла могут быть даже встроены в совершенно отлаженную отопительную систему. Современные конденсационные котлы оборудуются почти всегда особыми кожухами, которые дополнительно понижают шум. Их можно использовать благодаря этому даже в непосредственной близости от жилого пространства.

Одноконтурный или двухконтурный газовый котел

Одноконтурный газовый котел — это устройство с одной магистралью, которое имеет один теплообменник. Такие котлы изначально предназначены для отопления загородного дома и для устройства теплого пола.

Двухконтурный газовый агрегат оснащен двумя теплообменниками. Устройство подключается к двум независимым магистралям, одна из которых предназначена для отопления, а вторая – для снабжения горячей водой.

Нагрев воды для горячего водоснабжения может производится одним из трех способов:

• Нагрев с помощью проточного нагревателя котла.
• Нагрев с использованием встроенного в котел бака.
• Нагрев в отдельно стоящем бойлере.

Казалось бы, можно приобрести двухконтурный котел для дома, в котором проживает большая семья, а для дома, в который вы приезжаете только на выходные, достаточно одноконтурного. Но на самом деле такое решение не всегда будет оптимальным.

Основной недостаток двухконтурных агрегатов с проточной системой нагрева воды заключается в том, что отопление и горячее водоснабжение не могут работать одновременно, а включаются по очереди. То есть пока вы принимаете душ, батареи в доме остывают. При этом котлы мощностью до 25 кВт не способны поддерживать достаточно высокую температуру сразу для двух точек водозабора. То есть, когда один человек принимает душ в ванной, а другой решит помыть посуду на кухне, душ автоматически станет контрастным. Даже покупка мощных моделей не спасает положение – потому как даже при диаметре подключения ½ дюйма поток воды не сильно улучшиться. 

Двухконтурный газовый котел.

Если кран удален от котла более чем на 5 метров, то после того, как вы включите воду, потребуется подождать 10–15 секунд, чтобы холодная вода сменилась горячей. Для решения этой проблемы можно обзавестись двухконтурным газовым агрегатом со встроенным бойлером, в котором постоянно есть горячая вода. Вместительность такого бака достигает 40 литров, иногда больше: этого хватает на экспресс-душ, но не на принятие ванны.

Двухконтурный газовый котел со встроенным бойлером.

В случае, когда горячая вода требуется постоянно и для комфортного использования горячего водоснабжения, рекомендуется приобретать одноконтурный агрегат и дополнительное оборудование – бойлер косвенного нагрева. Отдельно стоящий бойлер применяется в случаях, когда необходим большой объем заготовленной горячей воды – около 100–200 л. Это устройство представляет собой вместительную металлическую емкость с теплоизоляцией. Внутри бойлера находится змеевик, соединенный с отопительной системой дома. По змеевику движется нагретая вода или антифриз, в результате чего нагревается вода в баке. Если в доме проживает небольшая семья, то достаточно бойлера объемом 100 л. Если котел выключить, то вода в бойлере остывает не быстро.

Одноконтурный газовый котел с бойлером коссвенного нагрева.Фото: Компания ПРОТОН+.

К недостаткам такой системы из одноконтурного котла и бойлера косвенного нагрева относят:

• более высокую стоимость такой комбинации, по сравнению с двухконтурным агрегатом;
• необходимость отдельного помещения в качестве котельной.

При этом такое сочетание оборудования позволяет обеспечить рециркуляцию горячего водоснабжения: открывая любой кран, вы сразу получите горячую воду. Дополнительно к системе можно подключить теплый пол или полотенцесушитель, которые будут функционировать при выключенном отоплении. Рециркуляция – это удобно, но не всегда выгодно с экономической точки зрения.

Если по трубопроводу подается жесткая вода, то покупка двухконтурного котла – не самое удачное решение. Это может обернуться необходимостью замены вторичного теплообменника. Стоимость такого ремонта может достигать 50% от цены самого котла. В действительности двухконтурные агрегаты предназначены для маленьких домов и квартир, так как они занимают меньше места и позволяют экономить свободное пространство.

Критерии выбора

При выборе конденсационного устройства рекомендуется отдать предпочтение производителю с хорошей репутацией среди покупателей и выпускают изделия по инновационным технологиям с повышенным комфортом при эксплуатации.

Что касаемо технических характеристик котлов, нужно обратить внимание на следующие моменты:

Производительность. Слишком высокая мощность может быть не всегда хорошим вариантом, а функционирование вполсилы в скором времени приведет к выходу из строя оборудования. Поэтому перед покупкой аппарата необходимо рассчитать оптимальную мощность для обогрева дома. Для этого нужно посчитать площадь здания, высоту и уровень утепленности. Можно даже использовать специальные инструменты для исследования частного дома. С помощью них выявятся имеющиеся тепловые потери. Оптимальная мощность конденсационных устройств зависит от климатической зоны. Например, для Москвы на 10 м2 дома мощность оборудования должна лежать в диапазоне 1-1,5 кВт. Таким образом, для системы отопления частного владения площадью 200 м2 нужно оборудование мощностью не менее 20 кВт.

От него во многом зависит быстрота реагирования отопления на внешние факторы:

• Силумин, или сплав кремния и алюминия, – предназначен для борьбы с агрессивным конденсатом. Теплообменный аппарат в этом случае должен быть бесшовным, так как наличие швов увеличивает риск появления коррозии.
• «Нержавейка» считается недорогим материалом по сравнению с силумином. К преимуществам нержавеющей стали можно отнести устойчивость к коррозионному воздействию, отсутствие инертности и невосприимчивость к термическим ударам. Поэтому рейтинг материалов для изготовления теплообменников возглавляет «нержавейка».

• Экологичность. Обычные турбированные котлы при сгорании топлива выделяют в атмосферу пары с кислотными примесями, а в конденсационных устройствах пары растворяются в конденсате и подвергаются нейтрализации.
• Температура эксплуатации влияет на коэффициент полезного действия оборудования. С понижением температуры увеличивается интенсивность конденсатообразования. Так, при температурном режиме паров от 30 до 40 градусов наиболее высокая скорость образования конденсата. При этом конденсатообразование происходит в постоянном режиме.

• Управление. Современные конденсационные устройства оснащаются автоматизированной системой управления. Автоматика позволяет контролировать и управлять температурным режимом, расходом и давлением в контурах. Наиболее продвинутые модели котлов регулируются через специальное приложение на смартфоне.
• Способ установки: на полу или на стене. Напольные модели с одним контуром выпускаются мощностью более 100 кВт, легко присоединяются к котельному оборудованию при помощи насосных агрегатов. При интенсивном использовании горячей воды напольный котел станет отличным решением. Если площадь дома небольшая, а также воды расходуется намного меньше, рекомендуется отдать предпочтение настенным моделям с двумя контурами. Они компактны и имеют невысокую мощность – до 100 кВт, легко монтируемы и не требуют специального дымоотвода.
• Ценовая политика газовых котлов конденсационного типа.

Все модели оборудования делятся на следующие классы:

• Котлы премиум-класса обычно выпускаются под немецкими брендами. Они удобны в использовании, безопасны во всех отношениях, бесшумны, выполняются из высококачественных материалов, эффективны в эксплуатации и отвечают экологическим требованиям. Однако они имеют один недостаток – высокая стоимость.
• Котлы средней стоимости выпускаются торговой маркой Baxi и отличаются комфортом, экономичностью, экологичностью и разнообразием моделей. Аппараты данного класса также соответствуют европейским требованиям.

В следующем видео вас ждет обзор конденсационного котла Vaillant EcoTec от Азбуки Тепла.

Принцип работы конденсационного котла

Конденсационный котел является младшим братом самого обычного газотопливного конвекционного котла. Принцип действия последнего крайне прост, а посему понятен даже людям, плохо разбирающимся в физике и технике. Топливом для газового котла, как следует из его названия, служит природный (магистральный) или сжиженный (баллонный) газ. При сгорании голубого топлива, как впрочем и любой другой органики, образуется углекислый газ и вода и высвобождается большое количество энергии. Выделяющееся тепло идет на нагрев теплоносителя – технической воды, циркулирующей по системе отопления дома.

КПД газового конвекционного котла составляет ~90%. Это не так уж и плохо, по крайней мере, выше, чем у жидко- и твердотопливных теплогенераторов. Однако люди всегда стремились максимально приблизить этот показатель к заветным 100%. В связи с этим встает вопрос: куда же деваются остальные 10%? Ответ, увы, прозаичен: вылетают в трубу. Действительно, продукты сгорания газа, покидающие систему через дымоход, разогреты до очень высокой температуры (150-250°C), а значит, потерянные нами 10% энергии расходуются на обогрев воздуха за пределами дома.

Ученые и инженеры давно искали возможность более полной рекуперации тепла, однако способ технологического воплощения их теоретических разработок был найден лишь 10 лет назад, когда был создан конденсационный котел.

В чем его принципиальное отличие от традиционного конвекционного газотопливного теплогенератора? Отработав основной процесс сжигания топлива и передачи значительной части выделенного при этом тепла теплообменнику, конденсатник доостужает газообразные продукты сгорания до 50-60°C, т.е. до точки, когда начинается процесс конденсации воды. Уже этого достаточно для того, чтобы существенно увеличить КПД, в данном случае – количество тепла, переданного теплоносителю. Однако и это еще не все.

Традиционный газовый котел

Конденсационный газовый котел

При температуре 56°C – в так называемой точке росы – вода переходит из парообразного состояния в жидкое, иными словами, происходит конденсация водяного пара. При этом выделяется дополнительная энергия, в свое время затраченная на испарение воды и в обычных газовых котлах теряемая вместе с улетучивающейся парогазовой смесью. Конденсационный котел способен «забрать» тепло, выделяемое в процессе конденсации водяного пара, и передать его теплоносителю.

Производители теплогенераторов конденсационного типа неизменно обращают внимание своих потенциальных клиентов на необычайно высокий КПД выпускаемых ими устройств – выше 100%. Как такое возможно? На самом деле никакого противоречия канонам классической физики здесь нет

Просто в данном случае применяют иную систему расчетов.

Часто, оценивая КПД отопительных котлов, подсчитывают, какая часть выделившегося тепла передана теплоносителю. Тепло, «отбираемое» в обычном котле, и тепло от глубокого охлаждения дымовых газов дадут в сумме 100% КПД. Но если добавить сюда еще и тепло, выделившееся при конденсации пара, мы получим ~108-110%.

С точки зрения физики такие вычисления не совсем верны. При расчете КПД нужно учитывать не выделившееся тепло, а полную энергию, высвободившуюся в процессе горения смеси углеводородов заданного состава. Сюда войдет и энергия, затраченная на перевод воды в газообразное состояние (впоследствии выделившаяся в процессе конденсации).

Из этого следует, что коэффициент полезного действия, превышающий 100%, это всего лишь хитрый ход маркетологов, эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчета. Тем не менее, следует признать, что конденсатнику, в отличие от обычного конвекционного котла, удается «выжать» из процесса сгорания топлива все или почти все. Положительные моменты очевидны – более высокая эффективность и снижение потребления ископаемых ресурсов.

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.