Користувач:Roman Ishchenko/Конденсаційний котел
Конденсаційні котли — це водонагрівачі, які зазвичай використовуються в системах опалення, що працюють на газі або рідкому паливі. При експлуатації в належних умовах система опалення може досягти високої ефективності (більше 90% від вищої теплотворної здатності) за рахунок конденсації водяної пари, що міститься у вихлопних газах, у теплообміннику для попереднього нагрівання циркулюючої води. Це відновлює приховану теплоту випаровування, яка інакше була б витрачена даремно. Конденсат направляється в дренаж. У багатьох країнах використання конденсаційних котлів є обов'язковим або заохочується фінансовими стимулами.
Щоб процес конденсації працював належним чином, температура зворотної води циркулюючої води повинна бути близько 55°C або нижче, тому конденсаційні котли часто працюють при нижчих температурах, близько 70 °C або нижче. , які можуть потребувати більших труб і радіаторів, ніж неконденсаційні котли. Однак, навіть часткова конденсація є більш ефективною, ніж традиційний неконденсаційний котел.
У звичайному котлі паливо спалюється, а утворені гарячі гази проходять через теплообмінник, де більша частина їхнього тепла передається воді, таким чином підвищуючи температуру води.
Одним із гарячих газів, що утворюються в процесі згоряння, є водяна пара (пара), яка утворюється в результаті спалювання вмісту водню в паливі. Конденсаційний котел витягує додаткове тепло з відпрацьованих газів шляхом конденсації цієї водяної пари до рідкої води, таким чином відновлюючи її приховану теплоту випаровування. Типове підвищення ефективності може досягати 10-12%. Хоча ефективність процесу конденсації змінюється залежно від температури води, що повертається до котла, він завжди принаймні такий же ефективний, як і неконденсаційний котел.
Конденсат, що утворюється, є злегка кислим (3-5 pH), тому в місцях, де присутня рідина, слід використовувати відповідні матеріали. При високих температурах найчастіше використовуються алюмінієві сплави і нержавіюча сталь. У зонах з низькими температурами пластик є найбільш економічно ефективним (наприклад, ПВХ і поліпропілен ). Виробництво конденсату також вимагає встановлення теплообмінної системи дренажу конденсату. У типовій установці це єдина відмінність між конденсаційним і неконденсаційним котлом.
Для економічного виробництва теплообмінника конденсаційного котла (і для того, щоб приладом можна було керувати під час встановлення), бажано найменший практичний розмір його потужності. Результатом такого підходу є теплообмінники з високим опором сторони горіння, що часто потребує використання вентилятора горіння для переміщення продуктів через вузькі проходи. Це також сприяло забезпеченню енергії для димової системи, оскільки вихідні гази згоряння зазвичай мають температуру нижче 100 °C і, таким чином, мають щільність, близьку до повітря, з невеликою плавучістю. Вентилятор горіння допомагає відкачувати вихлопні гази назовні.
| Параметр | Конденсаційні котли | Неконденсаційні котли |
|---|---|---|
| Теплообмінник | Один або кілька теплообмінників | Єдина камера згоряння і один теплообмінник |
| Пальник | Один або кілька пальників | Один пальник |
| Температура горіння продуктів | 50 – 60°C | 120 – 180°C |
| Використання вихідних газів | Вихлопні гази рециркулюють через конденсаційний теплообмінник | Гази, що утворюються при згорянні, надходять у димохід, і 30% тепла витрачається даремно |
| Вуглецевий слід (за рік) | 5,2 тонни CO2 | 7,95 тонн CO2 |
| Економічна ефективність | Вища початкова вартість, але економічно ефективна в довгостроковій перспективі | Менша початкова вартість, але дуже дорога вентиляція |
| Енергоефективність | до 99% | до 78% |
Газові конденсаційні котли опалення зробили революцію у світі водяного опалення та опалення будинків. Ці пристрої відомі своєю ефективністю, економічністю та екологічністю, що робить їх найкращим вибором серед варіантів опалювального обладнання.
Конденсаційні опалювальні котли, що працюють за принципом конденсації, призначені для уловлювання тепла, яке інакше розсіювалося б в атмосферу у вигляді пари. Ця геніальна особливість відрізняє їхню відмінність від традиційних котлів, значно підвищуючи їх ефективність.
Чим вища енергоефективність (відношення кількості спожитої первинної енергії до 1 кВт/год виробленої корисної енергії) котла, тим він дешевший в експлуатації та екологічніший. Низький ККД опалювального приладу викликає значно підвищене споживання енергії. Таким чином, енергоефективність повинна бути ключовим критерієм вибору котла, оскільки вона перетворюється на подальші експлуатаційні витрати.
На енергоефективність котлів на викопному паливі впливає кілька факторів. Першим важливим елементом є конструкція самого котла. У випадку з котлами на твердому паливі, наприклад, на вугіллі чи дровах, стандартне значення енергоефективності котла знаходиться в межах 70-78%. Опалювальні котли, що працюють на газі або мазуті, зазвичай мають середньорічний ККД 80-88%. До найефективніших опалювальних приладів можна віднести сучасні конденсаційні котли, які здатні досягти енергоефективності від 95 до 98%. Не можна забувати, що на ККД котла також впливає технічний стан самого пристрою. Якщо його не регулярно обслуговувати, його ефективність може різко знизитися. Те ж саме стосується вентиляційних і витяжних каналів. Симптоми зниження енергоефективності котла включають збільшення витрати палива та труднощі з підтримкою потрібної температури. Енергоефективність котла на викопному паливі також залежить від якості спалюваного палива. Чим краще паливо ми використовуємо, тим менше нам доведеться спалювати. Якісне паливо забезпечує тривалу, довговічну і стабільну роботу пристрою. Важливим елементом, що впливає на енергоефективність котлів, також є правильне регулювання нагрівального пристрою. Щоб котел працював максимально ефективно, варто використовувати спеціальні контролери , які дозволяють керувати роботою пристрою на основі аналізу поточної температури. Котли, оснащені спеціальними електронними контролерами, без проблем підтримують задану температуру при оптимальному споживанні палива. Завдяки цьому ми можемо максимально використати потенціал опалювальної установки. З метою підвищення енергоефективності котла, т. зв економайзер відпрацьованих газів. Це спеціальний пристрій, який дозволяє рекуперувати енергію з гарячих вихлопних газів. Таким чином можна рекуперувати до 40% тепла, що виходить через димохід. Варто додати, що елементами, які впливають на енергоефективність котлів, також є чистота камери згоряння та теплоізоляція пристрою. Додатково при оцінці енергоефективності опалювальних приладів слід враховувати встановлений теплообмінник, адже від нього в основному залежить термін служби котла.
Конденсаційні котли мають такі показники:
- Ефективність: використовуючи приховане тепло вихлопних газів, конденсаційні котли скорочують витрати пального;
- Екологічна експлуатація: завдяки скороченню викидів ці котли сприяють створенню чистішого та безпечнішого довкілля;
- Сучасні засоби управління: ці котли, оснащені сучасними системами управління, забезпечують зручне керування та моніторинг. Відсутність відкритого вогню та нижчі температури горіння підвищують їхню безпеку та надійність;
- Універсальність: деякі моделі можуть використовувати як природний, так і скраплений газ;
- Компактна конструкція: їх компактний розмір дозволяє встановлювати їх у обмежених просторах;
- Довговічність: правильне технічне обслуговування забезпечує тривалий термін служби;
- Придатність для різних систем: конденсаційні котли відмінно підходять як для центрального опалення, так і для автономних систем гарячого водопостачання.
Виробники конденсаційних котлів стверджують, що можна досягти теплової ефективності до 98% у порівнянні з 70%-80% у звичайних конструкціях (на основі вищої теплотворної здатності палива). Типові моделі пропонують ефективність близько 90%, що відносить більшість марок конденсаційних газових котлів до найвищих доступних категорій енергоефективності.
Продуктивність котла базується на ефективності теплопередачі та сильно залежить від розміру/потужності котла та розміру/потужності емітера. Конструкція та встановлення системи мають вирішальне значення. Зіставлення випромінювання з потужністю кВт/год котла та врахування розрахункових температур випромінювача/радіатора визначає загальну ефективність системи опалення приміщення та побутової води.
Однією з причин зниження ефективності є те, що конструкція та/або впровадження системи опалення забезпечує температуру зворотної води (теплоносія) у котлі понад 55 °C (131 °F), що запобігає значній конденсації в теплообміннику. Очікується, що краща освіта як установників, так і власників підвищить ефективність щодо заявлених лабораторних значень. Управління природних ресурсів також пропонує способи ефективнішого використання цих котлів, наприклад, поєднання систем опалення приміщення та води. Деякі котли можуть перемикатися між двома температурами подачі, такими як 63 °C (145 °F) і 84 °C (183 °F), причому лише перша є «повною конденсацією». Однак за замовчуванням бойлери зазвичай встановлюються з вищою температурою подачі, оскільки накопичувач гарячої води зазвичай нагрівається до 60 °C (140 °F), і для досягнення цього потрібно надто багато часу з температурою подачі лише на три градуси вище. Тим не менш, навіть часткова конденсація є більш ефективною, ніж традиційний котел.
Більшість неконденсаційних котлів можна змусити конденсувати за допомогою простих змін керування. Це значно зменшить споживання палива, але швидко зруйнує будь-які компоненти з м’якої сталі або чавуну звичайного високотемпературного котла через корозійну природу конденсату. З цієї причини більшість теплообмінників конденсаційних котлів виготовляються з нержавіючої сталі або сплаву алюмінію/кремнію. Зовнішні економайзери з нержавіючої сталі можна модернізувати до неконденсаційних котлів, щоб вони могли досягти ефективності конденсації. Клапани регулювання температури використовуються для змішування гарячої води, що подається, у зворотній, щоб уникнути теплового удару або конденсації всередині котла.
Чим нижча температура повернення в котел, тим більша ймовірність, що він буде працювати в режимі конденсації. Якщо температура зворотної лінії підтримується нижче приблизно 55 °C , котел все ще має працювати в конденсаційному режимі, завдяки чому низькотемпературні системи, такі як радіаційна підлога та навіть старі чавунні радіатори, добре відповідають цій технології.
Існують деякі недоліки, пов’язані з конденсаційними котлами, які слід враховувати, однак загальновизнано, що переваги енергоефективності переважують недоліки. Тим не менш, важливо знати про ці недоліки.
Конденсаційні котли мають більш складні внутрішні системи та втоматику, які допомагають їм працювати ефективніше. Однак це також означає, що вони мають більше можливостей для несправностей. Наприклад, унікальною проблемою конденсаційного котла є замерзання або блокування зовнішньої труби конденсату в дуже холодну погоду.
Більше того, конденсаційні котли можуть почати роз'їдатися кислотним конденсатом, якщо їх не обслуговувати належним чином. Однак через підвищення ефективності конденсаційні котли все ще дуже того варті.
Знову ж таки, через більшу технічну складність конденсаційних котлів, їх обслуговування може бути дорожчим. Неконденсаційні котли, як правило, дешевше ремонтувати, і це може заощадити кошти в короткостроковій перспективі. Однак, оскільки конденсаційні котли мають довший термін служби та більшу ефективність палива, вони можуть заощадити вам більше грошей. Таким чином, незважаючи на те, що ціни на конденсаційні котли вищі, вони в кінцевому підсумку є найвигіднішим вибором для вашого будинку в довгостроковій перспективі.
Якщо ваш старий неконденсаційний котел все ще працює на повну ефективність, ми рекомендуємо зберегти ваш котел, оскільки це найбільше для вас. Але перейти на конденсаційний котел доцільно, коли рівень ефективності падає, і продовжувати обслуговування старої моделі стає невигідно.
Повномасштабне освоєння в Україні величезного потенціалу енергозбереження за рахунок утилізації теплоти викидних газів побутових та промислових енергетичних і технологічних установок, що використовують вуглеводневі палива, неможливе без глибокого охолодження цих газів в конденсаційних теплоутилізаторах.
Заходи держави у сфері енергоефективності звелись до утеплення будівель, заміни вікон та дверей, утеплення покрівлі. Там де можливо згідно ДБН та Сніп, будуються котельні на альтернативних твердих видах палива, що є по суті лише заміною блакитного палива та не веде до екомії кінцевого споживача.
- вартість котельні на твердому паливі дорожча за газову котельню;
- ефективність спалювання твердого палива набагато нижча ніж газу;
- на ККД впливає вологість та зберігання палива;
- обслуговування таких котелень потрібує більше персоналу;
- автоматизувати всі процеси не можливо;
- велика кількість шкідливих викидів;
Встановлення котелень на твердому паливі, заборонені містобудівними обмеженнями. Тому питання використання енергоефективних газових котелень завжди буде актуальне.
На сьогодні зрозуміло, що централізоване опалення з ТЕЦ, великі районні котельні, котельні комунальних підприємств, поступово будуть закриватись. Проблема застарілих мереж та їх капітальний ремонт потребує значних інвестицій, які потрібно буквально «закопувати в землю». Їх місце займуть Блочно-модульні газові котельні, не великої потужності.
Дахові газові котельні, житлового фонду, які будувались в 2000х роках, поступово підходять до кінця своїх експлуатаційних термінів. Як правило, 90% таких котелень обладнані жаротрубними традиційними котлами, які не підлягають заміні. Жоден ЖК з експлуатуючою компанією чи ОСББ не зможе проінвестувати в дозвільну документацію та встановлення будівельного крану, для заміни старого котла на новий.
Також житловий фонд все частіше стикається з проблемою гарячого водопостачання (ГВС). Проблема полягає в самих традиційних котлах. Їх ефективна робота починається при роботі в 80% потужності. Тому в міжсезонний період, як правило такі котельні не працюють на подачу ГВС. Доводиться встановлювати електричні бойлери, що веде до збільшення навантаження на електромережі будинків, які початково не були запроектовані. В свою чергу в зимовий період, велика кількість споживачів і надалі користується бойлером. Що веде до ще більшого зниження робочої протужності котлів. Оператори котелень, проводять заходи, щоб збільшити температуру подачі та зворотної лінії для того, щоб не було конденсації, яка веде до ржавіння агрегату.
- Конденсація
- Енергоефективність (маркування)
- Енергозбереження
- Energy efficiency in British housing[en]
- European Patent Office Patent for drain free elimination of condensate.
- On the design of residential condensing gas boilers
- Держенергоефективності
- Condensing boiler
- Науково-дослідні роботи КПІ ІМ.ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО / ТЕПЛООБМІН ПРИ КОНДЕНСАЦІЇ ВОДЯНОЇ ПАРИ
- Науковий вісник УжНУ Серія: Економіка. Випуск 2 (48) - 2016 / ІННОВАЦІЙНЕ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧЕ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПІДПРИЄМСТВ ТЕПЛОКОМУНАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
- Інститут технічної теплофізики НАН України / МОНОГРАФІЯ "MODELLING OF CONVECTIVE HEAT AND MASS TRANSFER IN NANOFLUIDS WITH AND WITHOUT BOILING AND CONDENSATION"
- Національна академія наук України Інститут технічної теплофізики / КОМПЛЕКСНІ ТЕПЛОУТИЛІЗАЦІЙНІ СИСТЕМИ ДЛЯ КОТЛІВ МАЛОЇ ТА СЕРЕДНЬОЇ ПОТУЖНОСТІ З ПІДВИЩЕНИМ ВОЛОГОВМІСТОМ ВІДХІДНИХ ГАЗІВ