За последние десять лет рынок газового оборудования очень сильно изменился. Благодаря новым технологиям в продуктовой линейке производителей появился раздел «Конденсационные котлы».

Статистика показала, что с 2012 года рост конденсационной техники в Европе превысил 500%, в Украине данный вид котлов с каждым годом приростает от 30% до 60%. Более того, в странах-лидерах Европейского Союза традиционные котлы (атмосферные и турбированные) уже запрещены к установке на законодательном уровне. Например, в Германии можно купить традиционный котел только для замены старого аппарата.

Чтоб понять принцип работы конденсационного котла, остановимся на топливе, которое он потребляет. Это, хорошо нам знакомый, природный газ – «голубое топливо». Для конденсационного котла применяется абсолютно тот же газ, как и для обычного. А что такое природный газ?

В состав природного газа входят такие компоненты: С (Углерод), Н (Водород), N (Азот), S (Сера), O (Кислород), а также Зола и Влага. Эти элементы формируют разные структуры и процентное соотношение. Например, наш природный газ состоит на 85-98% из CH4 (Метан) и уже в остатке имеет другие примеси. С школьной химии, мы помним, что реакция горения – это окисление составляющих газа. То есть, взаимодействие с кислородом.

В процессе горения природного газа образуются новые природные соединения – продукты сгорания, они же дымовые газы. В состав продуктов сгорания входят:  CO2, CO, N2, H2O, SO2, SO4 и частички золы.

В традиционном котле дымовые газы на выходе с топки достигают 100-150 С и все указанные выше компоненты: Углекислый газ, Угарный газ, Азот и водяные пары — вылетают в трубу, в прямом и переносном смысле. Согласно классической формуле (полезное на затраченное), расчетный КПД таких аппаратов плавает от 80% до 95%.

У корректно работающего, конденсационного котла температура отходящих дымовых газов не должна превышать 55 С. В таком температурном режиме водяные пары, которые находились в продуктах сгорания, начинают конденсироваться в топке котла, тем самым оставляют дополнительную тепловую энергию в Вашей системе. Для того что бы изменить агрегатное состояние воды из жидкости в пар мы должны приложить огромное количество энергии и преодолеть  — границу фазового перехода.

В справочной литературе можно найти эту величину, которая составляет тысячи Джоулей, в зависимости от давления воды. Аналогичное количество энергии мы должны отнять у пара для превращения его в жидкость – именно эту энергию отбирает конденсационный котел и отправляет ее в Вашу систему отопления. Применим классический расчет КПД в случае конденса и получим:

КПД = Полученное тепло/затраченный газ = (Стандартное тепло + тепло от конденсации водяных паров)/затраченный газ.

Получается, что в традиционном котле и конденсационном котле, аналогичных мощностей, мы тратим одно и тоже количество газа, но в конденсатнике получаем на 15-30% больше тепловой энергии. Если у традиционника был КПД 85-95%, то у конденсационного котла «относительный КПД» будет равен 103-110%. Этот КПД относительный, потому что конденсационный котел мы соотносим с традиционным.

Конденсат, который образуется из дымовых газов может вступать в реакцию с некоторыми вредными примесями в составе продуктов сгорания – это SO2 и SO4. Когда солевые остатки серных кислот реагируют с водой (конденсатом) образовывается очень слабый раствор серной кислоты. Из-за этого производители применяют специальные материалы для производсва теплообменников (топок) конденсационных котлов.

На рынке Украины можно встретить теплообменники из: нержавеющей стали или алюминиево-кремниевого сплава (Силумина).

Нержавейка имеет более компактные размеры, лучшее КПД, легко разогревается и быстро остывает, лучше обслуживается , устойчива к механическим повреждениям (при обслуживании можно случайно стукнуть ключом), но очень чувствительна к жесткой воде в системе отопления.

Силумин – это порошковое соединение, которое выливается в форму и запекается в виде топлообменника. Этот вит теплообменников грамосткий, толстостенный, долго разогревается и долго остывает (уже после выключения котла), неустойчивый к механическим ударам, тяжелее обслужить, однако к жесткой воде менее придирчив.

Теплообменники из нержавеющей стали – чаще всего цилиндрической формы, с горизонтальной горелкой, что улучшает КПД и позволяет равномерно использовать ресурс теплообменника.

Силуминовые теплообменники – вертикальные с горелкой в нижней части, что приводит к неравномерному нагреву аппарата и более быстрому изнашиванию нижней части.

Нержавейка – признак премиальной модели, силумин – средний класс. В основном, котлы с нержавеющими теплообменниками производят в Германии, Голландии, Италии и Британии, с теплообменниками из силумина в Турции и Словакии.

Так же, конденсатники необходимо обеспечить канализацией для слива конденсата и рекомендовано использовать специальные нейтрализаторы для слабого раствора Серной кислоты.

Отойдя от темы котлов, вспомним утреннее поле с некошеной травой… Те, кто прогуливался по таким чудесным местам, помнит ощущения прохладной росы на ногах. Роса на траве появилась, потому что сутра температура земли и травы на несколько градусов ниже, чем окружающего воздуха и водяной пар из воздуха превратился в капельки жидкости на траве.

В котловой среде мы применяем аналогичную логику «температурного шока» для дымовых газов. Точка россы (температура при которой пар превратиться в жидкость) для дымовых газов – 55 С. Такой температуры в топке котла можно достичь только когда температура системы отопления в обратной магистрали будет от 54 С  и ниже.

Для максимального эффекта конденсации, а соответственно, экономии газа – температура обратной магистрали отопления должна быть максимально-низкой. Сама низкая температура обратки возможна в системах с теплыми полами – до 25 С. Оптимальная система отопления для конденсационного котла  — теплые полы и теплы стены, но не на каждом объекте это реально сделать из-за: полового покрытия, конструктива пола или здания, финансового фактора.

В таких случаях опытные проектировщики адаптируют радиаторную систему отопления под более низкую температуру. Благодаря нашим нормам проектирования (на уличную температуру -22 С для Киева) и теплым зимам мы достигаем компромисса между конденсационным котлом и радиаторной системой.

Нельзя выделить минусы конденсационных котлов. В любом случает – это экономия при отоплении и приготовлении ГВС. Просто нужно учесть особенности их эффективной работы и адаптировать систему отопления.