Экономное использование газа

4 мая 2014 | Автор: | Комментариев нет »

При выборе нового котла стоит подумать о покупке конденсационного. Конденсационный котел дороже традиционного, но благодаря меньшему потреблению топлива, расходы окупятся.

Газовые конденсационные котлы

В местности, где есть возможность использования природного газа, хозяева домов все чаще приобретают конденсационные котлы. И это понятно, ведь несмотря на то, что такие котлы дороже традиционных, они используют ощутимо меньше газа для выработки того же количества тепла. А цены на газ постоянно растут.

Коэффициент полезного действия работы конденсационных котлов намного выше, чем КПД наиболее современных традиционных (конвекционных) котлов. Горение природного газа - это реакция окисления углеводородов (природного газа) с выделением большого количества тепла. В процессе реакции образуются углекислый газ, вода и другие продукты сгорания, которые не оказывают ощутимого влияния на эффективность работы котла.Газовые конденсационные котлы

Из-за высокой температуры протекания реакции окисления (выше 100°С) образующаяся вода находится в виде пара и вместе с иными продуктами сгорания отводится наружу через дымоход. Именно здесь кроется источник потенциальной экономии. Охлаждая продукты сгорания до температуры, при которой происходит конденсация содержащегося в них водяного пара, теплоноситель в котле дополнительно получает при этом до 11 % энергии - скрытой энергии фазового перехода (конденсации пара).

В противном случае эта энергия улетучивается через дымоход за пределы дома, как это происходит у традиционных котлов. Именно благодаря способности конденсировать водяной пар такие котлы получили название конденсационных.

Вариант для экономных пользователей

Среднегодовой КПД современных традиционных котлов достигает 93-96%, КПД конденсационного котла - превышает 100%, хотя известно, что в технике такого КПД не существует. Как такое может быть? Ранее принятая методика определение коэффициента полезного действия котла учитывала лишь теплотворную способность топлива.

Но последняя представляет собой только часть возможной для использования энергии, образующейся в процессе сгорания топлива, поскольку во внимание не принимается скрытая теплота водяного пара, которая вместе с продуктами сгорания отводится за пределы дома.

Только используя скрытую теплоту конденсации водяного пара, можно полностью использовать тепловую энергию, образующуюся во время сгорания газа, то есть его удельную теплоту сгорания. Она всегда выше теплотворной способности топлива на величину теплоты конденсации водяного пара, именуемой также скрытой теплотой.

Температура горения природного газа в топках котлов зависит от условий сжигания и составляет 1100-1400°С. Продукты сгорания, образовавшиеся в котле при сгорании газа, проходя через теплообменник, отдают тепло, нагревая воду (теплоноситель) в системе отопления. В традиционных газовых котлах температура продуктов сгорания на выходе в дымоход обычно составляет около 180° С.Газовые конденсационные котлы

Но ни при каких обстоятельствах их температура по всей длине дымохода не должна опуститься ниже температуры точки росы, потому что тогда будет происходить конденсация водяного пара. В образующемся конденсате растворяются химические соединения, присутствующие в продуктах сгорания (в частности углекислый газ С02), в результате чего конденсат превращается в кислоту.

Как любая кислота, она обладает агрессивными свойствами и вызывает интенсивную коррозию металлов, из которых выполнены дымоходы, а также теплообменники традиционных котлов. Для изготовления теплообменников конденсационных котлов используются материалы, обладающие стойкостью к воздействию кислотного конденсата, - это нержавеющая сталь или специальные сплавы, например силумин.

Это позволяет более полно использовать тепло из продуктов сгорания, не рискуя вызвать повреждения котла конденсатом. Теплообменник конденсационного котла по размерам либо намного больше по сравнению с теплообменником традиционного котла (это так называемый интегрированный теплообменник), либо состоит из двух частей - традиционного и конденсационного. Благодаря такой конструкции продукты сгорания охлаждаются до температуры ниже точки росы и конденсируются, отдавая скрытую теплоту конденсации водяного пара.

Это, собственно говоря, и есть дополнительная теплота, благодаря которой возрастает КПД котла. Производители котлов продолжают работать над новыми конструкциями теплообменников для увеличения поверхности теплообмена.

Чтобы можно было эффективно использовать скрытую теплоту конденсации, горение должно происходить с высоким содержанием С02 в отходящих газах, то есть с низким избытком воздуха. Это обеспечивают закрытые топки с нормируемой подачей воздуха (с помощью вентилятора)

Газовый котел лучше

 

Чем больше водорода содержится в топливе, тем больше водяного пара образуется при его сгорании, тем больше в нем скрытой теплоты и тем больше энергии можно получить в результате конденсации пара.

Конденсационный котел оснащен специальным теплообменником, в котором продукты сгорания охлаждаются до температуры ниже точки росы. Это позволяет использовать скрытую теплоту, освобождающуюся при конденсации водяного пара (которая в классической методике не учитывалась). Именно поэтому конденсационный котел имеет невероятно высокий КПД.

Полезная информация

Теплотворная способность топлива - это количество тепла, получаемое при полном сгорании 1 м3 топлива (если образующийся при горении водяной пар отводится из котла вместе с иными продуктами сгорания). Удельная теплота сгорания – это количество тепла, которое высвобождается при полном сгорании 1 м3 топлива, с учетом скрытой теплоты, содержащейся в водяном паре, образовавшемся при горении.

При сжигании природного газа можно получить больше всего приращения энергии – 11 %, при сжигании жидкого топлива - 6%, поэтому максимально достижимый КПД газовых конденсационных котлов выше, чем КПД жидкотопливных конденсационных котлов. Поскольку продукты сгорания содержат С02, при его растворении в конденсате образуется углекислота (рН 3,5-5,2). Поэтому конденсат агрессивен к металлам.

Работа котла с системой отопления

 

Для того чтобы температура выходящих из теплообменника продуктов сгорания опустилась ниже точки росы, температура воды, возвращающейся из системы отопления в котел, должна быть как можно ниже. Для газовых котлов она должна быть не более 57°С. Чем ниже температура теплоносителя, тем ниже температура стенок теплообменника котла и тем больше водяного пара на них конденсируется. Благодаря этому увеличивается количество получаемого тепла.

Наиболее экономичной является работа котла при температуре обратной воды 30-40°С. Из этого следует, что новые системы отопления должны проектироваться с температурными параметрами 60/40°С или более низкими. Конденсационные котлы можно также использовать в системах отопления, спроектированных для работы с температурными параметрами 80/60°С, поскольку отопительная вода имеет такую температуру только в наиболее холодные дни. Это бывает несколько дней в году.Газовые конденсационные котлы

Во время отопительного сезона средняя температура окружающего воздуха составляет приблизительно 0°С. В этом случае температура подачи теплоносителя составляет приблизительно 55°С, а возврата - 45°С. Кроме того, более низкую температуру возврата можно получить, используя термостатические клапаны, которые обычно устанавливают в односемейных домах. При частичной нагрузке они увеличивают разницу температуры, благодаря чему температура возврата снижается.

Конденсационные котлы можно с успехом применять даже в некоторых старых системах с параметрами 90/70°С, при условии, что трубы и радиаторы находятся в хорошем состоянии. Радиаторы в таких системах часто имеют очень большие поверхности нагрева, их можно не менять после установки конденсационного котла. Конденсационные котлы также можно использовать в системах с параметрами 90/70°С, оснащенных радиаторами, имеющими правильно рассчитанные размеры, при условии, что стены дома будут хорошо утеплены.

Зависимость площади радиаторов от температуры теплоносителя
Средняя температура теплоносителя, °С Коэффициент увеличения площади радиаторов
80 1,0
75 1,1
70 1,2
65 1,3
60 1,5
55 1,7
50 2,0
45 2,4
40 3,0

Существует распространенное мнение о том, что конденсационные котлы наиболее экономично работают с системами напольного обогрева, но они могут также работать с радиаторными системами. Однако следует помнить о том, что если в систему подается вода более низкой температуры, поверхности радиаторов должны быть больше, чтобы они могли отдавать достаточное количество тепла в помещение.

Например, после изменения параметров системы с 90/70°С на 75/65°С необходимо увеличить активную поверхность радиаторов приблизительно на 20%.

Что еще влияет на КПД котла

 

Тип горелки. Температура точки росы в большой степени зависит от коэффициента избытка воздуха, который подводится в камеру сгорания котла, т. е. от отношения действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания. Важно, чтобы воздух, необходимый для процесса горения, подводился контролируемым образом, и тем самим поддерживалось высокое содержание С02 в продуктах сгорания (для снижения температуры точки росы).

Этим требованиям в большей степени отвечают газовые горелки с наддувом - с двухуровневым или модулируемым режимом работы. При использовании атмосферной горелки (без наддува) часть воздуха, необходимого для поддержания процесса горения, всасывается выходящим газом. В смесительной трубе происходит предварительное смешивание воздуха с газом. Затем воздушно-газовая смесь на выходе из горелки в топку воспламеняется, куда дополнительно поступает воздух (вторичный).

Количество вторичного воздуха составляет 30-45% от общего количества воздуха, необходимого для горения. Он засасывается в топку под воздействием тяги, создаваемой отходящими горячими продуктами сгорания. Горелки с предварительным смешиванием являются переходным этапом между атмосферными горелками и горелками с наддувом. Эти горелки были созданы специально для конденсационных котлов.Газовые конденсационные котлы

В горелках с наддувом газ поступает в смесительную головку, туда же вентилятор нагнетает воздух, там происходит их смешивание. Образовавшаяся смесь подается в камеру сгорания. Такая подготовка горючей смеси позволяет точно дозировать количество воздуха и благодаря этому достигается высокий КПД. Регулирование процесса горения. Некоторые современные конденсационные котлы оснащены оборудованием для регулирования процесса горения, которое автоматически сглаживает нежелательные изменения соотношения газ/воздух.

Изменение коэффициента избытка воздуха может произойти, например, при снижении качества газа или изменении его вида. Для анализа процесса горения используются: специальные ионизационные электроды, с помощью которых контролируют интенсивность пламени или датчик окиси углерода, расположенный в потоке отходящих продуктов сгорания.

Результаты замеров позволяют регулировать избыток воздуха. Если его слишком много, электронный регулятор с помощью дроссельной заслонки увеличивает подачу газа, если очень мало - уменьшает. Таким образом, сглаживается колебание качества газа и обеспечивается одинаково высокий коэффициент полезного действия котла. Электронный регулятор соотношения газ/воздух с датчиком СО обеспечивает высокую эффективность использования датчика, в том числе при работе котла с частичной нагрузкой.

Нагрузка котла. Котел работает на полную мощность (с учетом которой он был выбран) лишь небольшое количество дней в течение отопительного сезона. Его среднегодовая нагрузка составляет всего 30%. Для традиционных котлов это означает дополнительный расход топлива, поскольку одновременно со снижением нагрузки на котел снижается его эффективность.

Вследствие этого, возрастает потребление топлива, что ведет к увеличению эксплуатационных расходов. В конденсационных котлах ситуация выглядит с точностью до наоборот. Чем с меньшей нагрузкой они работают, тем выше их КПД. Монтаж более мощного котла приносит выгоду, а не убытки - на протяжении большей части отопительного сезона он будет работать с более высоким КПД, чем котлы другого типа.

Из-за необходимости нагрева воды для системы горячего водоснабжения котел должен быть достаточно мощный. Благодаря использованию конденсационного котла получают дополнительные выгоды зимой. Независимо от того, приобретен одно- или двухконтурный котел, летом он будет работать только для нагрева воды системы ГВС, а зимой - с очень высокой эффективностью. Это становится преимуществом, а не недостатком.

Здесь вы можете написать комментарий к записи "Экономное использование газа".

* Обязательные для заполнения поля
Все отзывы проходят модерацию.
Facebook
Комментарии
< ?php sp_top_commentator(); ?>
Читать нас
Связаться с нами
Наши контакты

batyanya2009@gmail.com

+380500208172

batya271

556809466

О сайте

Обширный цикл статей и обзоров по теме ремонта: ремонтно-строительные технологии, инструменты и материалы, профессиональные советы дизайнеров, отзывы специалистов-ремонтников. Нормативные документы по строительству, реконструкции и ремонту помещений. Галерея ремонтных работ и интерьеров в городских квартирах и загородных домах. Бесплатное размещение авторских статей.