Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы отличие от классических моделей

Конденсационный газовый котел: специфика действия, плюсы и минусы + отличие от классических моделей

Продавцы теплогенераторов конденсационного типа заявляют, что КПД предложенного нам инновационного оборудования превышает 100%. Но согласитесь, это слегка противоречит закону сохранения энергии, знакомому всем нам по школьному курсу физики. Так в чем же загадка?

С одной стороны подобные заявления являются уловкой маркетологов. Однако с другой – в их убеждающих покупателя уверениях есть и зерно правды. Мы подробно разберем, как устроен конденсационный котел: преимущества и недостатки, его специфика работы и конструкции заслуживают детального изучения.

Для того чтобы получить полноценное представление о конденсационном типе оборудования, сравним его с классическим видом генератора тепловой энергии. Приведем особенности его подключения и эксплуатации. Раскроем тайны сверхвысокой производительности.

Принцип работы конденсационного газового теплогенератора

Прежде чем мы расскажем о нюансах конденсационной технологии, отметим, что энергоэффективный, а значит комфортный и экономичный загородный дом — сбалансированное строение. Это означает, что, помимо замкнутого теплоизоляционного контура, все элементы коттеджа, включая инженерную систему, должны быть оптимально подобраны друг к другу. Поэтому так важно выбрать котёл, который хорошо сочетается с низкотемпературной отопительной системой «теплый пол», а также позволит сократить расходы на покупку энергоносителя в долгосрочной перспективе.

В России, в отличие от европейских стран, конденсационные газовые котлы менее распространены. Помимо экологичности и большего комфорта, данный вид оборудования позволяет уменьшить затраты на отопление, т.к. такие котлы работают на 15-20% экономичнее обычных.

Если посмотреть технические характеристики конденсационных газовых котлов, то можно обратить внимание на КПД оборудования — 108-110%. Это противоречит закону сохранения энергии. В то время как, указывая КПД обычного конвекционного котла, производители пишут, что оно составляет 92-95%. Возникают вопросы: откуда появляются эти цифры, и почему конденсационный газовый котёл работает эффективнее традиционного?

Дело в том, что такой результат получается благодаря методике теплотехнического расчёта, применяемой для обычных газовых котлов, не учитывающей один важный момент испарение/конденсацию. Как известно, при сгорании топлива, например, магистрального газа (метана CH₄), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO₂), вода (H₂O) в виде пара и ряд других химических элементов.

И водяной пар в конвекционном (обычном) теплогенераторе фактически «вылетает в трубу», унося с собой в атмосферу часть теплоты (выработанной энергии). Причём величина этой «потерянной» энергии может доходить до 11%.

Чтобы повысить эффективность работы котла, надо задействовать это тепло до того, как оно уйдёт, и передать его энергию через специальный теплообменник теплоносителю. Для этого нужно охладить дымовые газы до температуры т.н. «точки росы» (около 55 °C), при которой происходит конденсация паров воды с выделением полезной теплоты. Т.е. — задействовать энергию фазового перехода для максимального использования теплотворной способности топлива.

Возвращаемся к методике расчёта. Топливо имеет низшую и высшую теплотворную способность.

• Высшая теплотворная способность топлива — это количество теплоты, выделившейся при его сгорании с учётом энергии водяного пара, содержащегося в дымовых газах.
• Низшая теплотворная способность топлива — это количество выделившейся теплоты без учёта энергии, скрытой в водяном паре.

КПД котла выражается в количестве тепловой энергии, полученной при сгорании топлива и переданной теплоносителю. Причём, указывая КПД теплогенератора, производители могут по умолчанию рассчитать его по методике с применением низшей теплотворной способности топлива. Получается, что реальный коэффициент полезного действия конвекционного теплогенератора на самом деле составляет около 82-85%, а конденсационного (помним об 11% дополнительной теплоты сгорания, которые он может «забрать» из водяного пара) – 93 — 97%.

Максимальную эффективность конденсационные котлы обеспечивают, если температура обратной линии теплоносителя меньше 55 °C, а это низкотемпературные системы отопления «тёплый пол», «тёплые стены» или системы с увеличенным количеством секций радиаторов. В обычных высокотемпературных системах котёл будет работать в конденсационном режиме. Только в сильные морозы нам придётся поддерживать высокую температуру теплоносителя, в остальное время, при погодозависимом регулировании, температура теплоносителя будет ниже, и за счёт этого в год мы сэкономим 5-7%.

Максимально возможная (теоретическая) экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет:

• при сгорании природного газа – 11%;
• при сгорании сжиженного газа (пропан-бутан) – 9%;
• при сгорании дизельного топлива (солярки) – 6%.

Конденсационные газовые котлы, плюсы и минусы

«Плюсы»

Конденсационный котёл работает по тому же принципу, что и обычный котел, но имеет дополнительный контур – дымовая смесь принудительно направляется на второй теплообменник, где содержащийся в ней горячий водяной пар конденсируется, «отдавая последнее». Таким образом извлекается практически вся энергия. Оставим на совести чересчур рьяных маркетологов утверждения о «КПД свыше 110%», эксплуатирующих несовершенство устаревшей формулы расчёта. Положительные моменты очевидны – высокая эффективность, снижение потребления ископаемых ресурсов (запасы которых могут быть велики, но всегда конечны), лучшие экологические показатели – по крайней мере в той части, которая касается выбрасываемого дыма.

«Минусы»

На первый взгляд может показаться, что конструкция идеальна, однако любое техническое новшество одновременно с очевидными «плюсами» неизбежно несёт в себе и определённые «минусы». Таковых несколько: образующийся конденсат, обладающий выраженной кислотностью, необходимо быстро выводить из системы и как-то утилизировать (действующие европейские нормы запрещают сливать эту ядрёную смесь в канализацию без нейтрализации химической активности жидкости – при установке любого конденсационного котла каталитический нейтрализатор приобретается автоматически; Россия и страны СНГ соответствующих регламентов пока не имеют, ключевое слово – «пока», любой взрослый человек понимает, что ситуация может кардинально измениться), ресурс теплообменника второго контура достаточно низок – измеряется в лучшем случае годами, классическая чугунная «рубашка» работает десятилетиями. Необходимо отметить дополнительную деталь – материалом конденсационного теплообменника служат дорогие кислотостойкие сплавы, что увеличивает рыночную цену изделия практически вдвое.

Общие соображения

Я бы отнес к плюсам еще и такой факт. Сейчас практически все изготовители котельного оборудования имеют в арсенале по нескольку линеек именно конденсационных котлов. Этим грешат и современные бренды и те, кто всегда придерживался традиционного подхода, как, например, немецкий Будерус. Причем, линейки конденсатников совершенно разнообразны по мощности и назначению. От 20 кВт до нескольких мегаВатт! Как бытовые, так и промышленные. Смотрите сами, сколь широк ассортимент конденсационных газовых котлов. Очевидно, спрос на них имеется, как и тенденция его роста.

«Не на поверхности» лежат ещё несколько особенностей: конденсация пара (т. н. «точка росы») происходит при достаточно низкой температуре – для бытовых условий это 50–55 градусов Цельсия, соответственно, применение котлов этого типа полностью лишено смысла при высокотемпературной схеме отопления (классические водяные и паровые системы) – второй контур окажется не в состоянии нагреть теплоноситель до требуемых значений. Ситуация меняется, если рассматривать современные отопительные системы – «тёплые полы», плинтусные (встроенные пристенные) радиаторы отопления, где теплоноситель «на входе» имеет температуру не более 60–70 градусов, уже позволяют реализовать потенциал конденсационного котла. Правда, разница в потреблении газа станет ощутима, если площадь помещения достаточно велика. Возможен некий третий путь, когда основная «топка» греет теплоноситель высокотемпературного контура, а конденсационная – второстепенного (те же самые «тёплые полы»). Эта особенность успешно эксплуатируется системами каскадного типа.

Существует несколько моментов бытового порядка – так, например, «конденсаторы» чувствительны к качеству забираемого воздуха, поскольку удаление остаточных холодных дымовых масс производится принудительно (конструкция это учитывает), а заметное количество пыли быстро изнашивает лопатки ротора. Необходимо регулярное сервисное обслуживание и ревизия состояния систем. Кроме того, работоспособность котла полностью зависит от управляющей электроники (конвекционный нагреватель наиболее простого исполнении может обойтись одним-единственным тепловым датчиком), соответственно, при отключении электричества дом останется без обогрева. Однако стоит учесть, что подавляющее большинство обычных конвекционных котлов уже давно полностью энергозависимы и не будут работать без электричества.

Мнение

При всех положительных моментах конденсационные котлы обладают заметными недостатками, а с учётом проблем с кислотным конденсатом пресловутая экологичность этих изделий также может быть поставлена под сомнение. Наиболее серьёзным доводом «за» остаётся только один – эффективность, а следовательно, экономичность и уменьшение размеров коммунальных счетов. В любом случае необходимо рассматривать ситуацию комплексно – окончательный выбор в пользу той или иной архитектуры «сердца» отопительной системы необходимо делать после изучения всех подробностей проекта: каков уровень теплопотерь помещения, протяжённость трасс теплоносителя, тип и расположение конечных устройств обогрева. При определённом соотношении конденсационный котёл становится более выгодным, чем классический, другой вопрос, оправдает ли экономия расходы на его установку и обслуживание.

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.

BAXI LUNA Platinum+ 1.32

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

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.

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.

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 в итоге лучше: конвекционный или конденсационный котел

Выбор, к сожалению не однозначен, с одной стороны экономия конденсационных моделей кажется существенной. С другой – высокая цена, необходимость в утилизации конденсата и особые требования к системе отопления и условиям эксплуатации. Дело в том, что в Европе окупаемость конденсационных моделей находится в районе 4-6 лет, а в отечественных условиях это не совсем так по нескольким причинам:

1. Наивысший КПД таких котлов достигается при низкотемпературном режиме отопления, когда используются теплые полы, радиаторы с увеличенным количеством секций, а температура теплоносителя не превышает 50°C.
2. Стоимость газа в России достаточно низкая в сравнении с европейскими странами, что лишь оттягивает окупаемость высокой изначальной цены.
3. Появляются дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с утилизацией конденсата (организация отвода, покупка нейтрализующего наполнителя или разбавка водой).

Допустим, имеется среднестатистический дом в Подмосковье площадью 120 м 2 , с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м, теплопотери которого составляют 12 кВт (из правила 1 кВт на каждые 10 м 2 ). В сутки это 288 кВт, которые нужно восполнить котлу. Удельная теплота сгорания природного газа – 9,3-10 кВт на м 3 . Отсюда следует, что на 1 кВт тепловой мощности газового котла необходимо около 0,1-0,108 м 3 природного газа. Считаем:

1. При отоплении конвекционным котлом с КПД 92% – 288(кВт) * 0,1(м 3 ) * 1,08(92% КПД) = 31,1 м 3 /сутки природного газа. В стоимостном выражении – 31,1(м 3 ) * 5,7(руб/м 3 , тариф в МО с 1 июля 2019 года, актуальный и в 2020) = 177,27 руб/сутки.
2. При отоплении конденсационным котлом с КПД 109% – 288(кВт) * 0,1(м 3 ) * 0,91(109% КПД) = 26,2 м 3 /сутки природного газа. В стоимостном выражении – 26,2(м 3 ) * 5,7(руб/м 3 ) = 149,3 руб/сутки.

Сроки окупаемости зависят от стоимости модели, ее монтажа и условий эксплуатации. Но на практике в отечественных условиях это не менее 6 лет, а в некоторых случаях и более 10.

По нашему мнению, сейчас покупка конденсационных моделей оправдана лишь при использовании в системе с низкотемпературным режимом отопления. Однако в будущем, когда цена на газ будут расти, а стоимость конденсационного отопительного оборудования будет снижаться, покупка конденсационника будет все более оправданной и в отечественных условиях.