Конденсаційні котли BAXI

На сьогодні, конденсація водяної пари, яка утворюється при згоранні вуглеводнів, є однією з найбільш перспективних та інноваційних технологій у виробництві тепла. Котли, які працюють за таким принципом, називають "конденсаційними котлами". З кожним роком на українському ринку опалювального обладнання конденсаційна техніка займає все більш упевнені позиції. Конденсаційні котли мають безліч переваг, відрізняються високим коефіцієнтом корисної дії і низькими викидами шкідливих речовин в атмосферу.

Представництво "BAXI S.p.A" в Україні прагне впроваджувати енергозберігаючі технології, і багато робить для навчання фахівців по роботі з сучасною конденсаційною технікою. Наші партнери пропонують дуже широкий асортимент настінних та підлогових конденсаційних котлів, а також повний набір аксесуарів для створення каскадних установок на їх основі.

 

Історична довідка

Перші конструкції конденсаційних котлів з'явилися в Європі ще в середині минулого століття. Ці котли були недосконалі, хоча вже тоді були дуже економічними. Головним недоліком конденсаційних котлів того часу була недовговічність елементів, які піддаються впливу агресивного конденсату. Сталь і чавун швидко кородували, в результаті чого котел виходив з ладу. Моделі конденсаційних котлів, схожі на сучасні, з'явилися в 70-х роках минулого століття. Теплообмінники котлів почали виготовляти з неіржавіючої сталі або алюмінієвих сплавів, які не піддавалися впливу корозії. Імпульс швидкому розвитку конденсаційної техніки в Європі також дала підтримка з боку держави.

У Радянському Союзі також проводилися дослідження й існували деякі напрацювання в цій галузі, проте з різних причин вони не стали масовими. Існувала практика встановлення спеціальних підігрівачів, у вигляді трубок з емальованої сталі або скла, в яких відбувалися процеси конденсації. Ці підігрівачі підвищували температуру повітря, яке подавалося в топку, при цьому підвищувався ККД агрегату. Але емальовані трубки мали низький термін служби, а скляні виходили з ладу при неакуратному монтажі. В результаті подальшого розвитку ці системи не отримали і програма була згорнута.

 

Основні принципи горіння і конденсації

Реакція горіння вуглеводневого палива супроводжується виділенням тепла. Основними продуктами згоряння є вуглекислий газ (CO2) і вода (H2O). Вода, що отримується при згоранні палива, при високих температурах в зоні горіння негайно перетворюється на пару. Для випаровування води витрачається тепло, яке відбирає частину тепла, отриманого при горінні. Тепло, яке залишилося називається нижчою теплотою згоряння (Qdi).

Тепло, витрачене на випаровування води, можна отримати назад при зворотному переході з газоподібної фази в рідку, тобто при конденсації. Це тепло називають прихованою теплотою конденсації, воно є постійною відомою величиною при певних температурі і тиску. Вільна теплота, одержувана по конденсаційної технології, дорівнює сумі нижчої теплоти згоряння (Qdi) і прихованої теплоти конденсації, і називається вищої теплотою згоряння (Qds).

Наприклад, значення вищої і нижчої теплоти згорання для природного газу (метану): Qds = 37,7 МДж/м3; Qdi = 34 МДж/м3. Це показує, наскільки істотна різниця між (Qds) і (Qdi). Максимальна теоретична економія енергії при використанні теплоти конденсації для природного газу складає - 11%, для зрідженого газу (пропан-бутан) - 9%, а для дизельного палива - 6%.

 

ККД понад 100%

Як було сказано вище, бурхливому розвитку конденсаційної техніки сприяло використання в конструкції котлів стійких до корозії алюмінієвих сплавів і нержавіючої сталі. Утворений конденсат має кислотне середовище, що викликає сильну корозію сталі і чавуну. Тому виробники котлів всіляко намагалися виключити саму можливість конденсації водяної пари в теплообміннику і димарі, намагаючись підтримувати температуру димових газів не нижче 140-160°C. Таким чином, теплоту конденсації пари в розрахунок не приймали.

Людей, які пам'ятають курс фізики середньої школи, має насторожити заява виробників конденсаційних котлів про те, що ККД цих агрегатів перевищує 100% і досягає, наприклад, 109%. Виходить, пристрій з таким ККД - це вічний двигун! Розгадка криється в тому, що ККД більше 100% виходить тільки при порівнянні конденсаційних котлів з традиційними котлами. Це виключно демонстраційний прийом, який не має ніякого сенсу з точки зору фізики, як науки.

Як ми пам'ятаємо, при згорянні палива виділяється певна кількість теплоти, яку використовують для нагрівання теплоносія. Приймемо це значення за 100%. Використання прихованої теплоти конденсації може збільшити продуктивність котла теоретично на 11%, а практично не більш ніж на 9% без збільшення витрат палива. У результаті ефективність використання тепла в конденсаційному котлі складе 109%. Подібні розрахунки роблять саме для порівняння звичайних котлів з конденсаційними. У цьому випадку ККД котла дійсно виходить більше 100%. Якщо провести розрахунки з урахуванням прихованої теплоти згоряння, то ККД стандартних котлів становить усього 82-87%, а у конденсаційних моделей цей показник може досягати (при ідеальних умовах) значення - 97-98%.

Зі шкільного курсу фізики ми також знаємо, що при охолодженні пар перетворюється у воду, конденсуючись на більш холодної поверхні. При цьому звільняється частина теплової енергії, яку можна було б використовувати для підвищення продуктивності котла. Так от, коли створили теплообмінник для роботи в конденсаційному режимі, це стало можливим. При цьому витрата палива не збільшується, що приводить до істотної економії.

При використанні конденсаційних котлів необхідно охолодити димові гази до точки роси. Точкою роси при даному тиску називається температура, до якої повинні охолодитися димові гази, щоб наявна в них водяна пара досягла стану насичення і почала конденсуватися в росу (вологу).

Величина точки роси сильно залежить від виду палива (газ, зріджений газ, дизель і т.д.) і надмірного вмісту повітря (рис. 2), яке в свою чергу пов'язано з концентрацією CO2 в димових газах (рис. 1) через вираз: RO2max / RO2, де RO2 - вміст триатомних газів в продуктах згорання.

Рис. 1. Залежність температури точки роси від процентного вмісту CO2 (для природного газу)

Рис. 2. Залежність температури точки роси від коефіцієнта надлишку повітря (для природного газу)

Для природного газу формула перетвориться в: CO2max / CO2 = 11,8 / CO2, де 11,8 - максимально можливий процентний вміст вуглекислого газу при згорянні метану. При використанні природного газу температура точки роси починається з 59°C. При досягненні точки роси водяна пара в димових газах конденсується в крапельну вологу з виділенням прихованої теплоти конденсації. При подальшому зниженні температури виділяється додаткове тепло.

Точка роси - це температура, при якій парціальний тиск водяної пари, що міститься в димових газах, дорівнює тиску насичення.

Тиск насичення - тиск, при якому здійснюється фазовий перехід, тобто змінюється агрегатний стан речовини.

Парціальний тиск - тиск, який мав би газ, що входить до складу газової суміші, якщо б він один займав об'єм, рівний об'єму суміші при тій же температурі.

Основні переваги конденсаційних котлів BAXI

Основні переваги конденсаційних котлів:

  • малі габарити котлів і котельних, невелика вага обладнання;
  • економія газу до 35% на сезон за рахунок високої ефективності (до 109%);
  • глибока модуляція (значна економія газу на часткових навантаженнях);
  • можливість каскадної установки (до 16 котлів);
  • низький рівень шуму і знижена вібрація (в порівнянні з традиційними дуттьовими котлами);
  • економія на димоході (можливість викиду димових газів через стіну, значно менший діаметр);
  • низькі викиди NOx та CO (в 5-7 разів нижче, ніж у традиційних котлів).

Розглянемо детальніше перераховані вище переваги.

Малі габарити котлів і котельних, невелика вага обладнання

Перевага очевидна - необхідно менше місця для встановлення котлів, знижуються витрати на транспортування, монтаж і облаштування котельні. Як приклад, візьмемо настінний конденсаційний котел LUNA Duo-tec MP 1.110 - при максимальній потужності 110 кВт, він важить 93 кг (габарити 952х600х584 мм), це в 4 рази легше, ніж аналогічний за потужністю газовий котел з чавунним теплообмінником (і в 1,5 - 2 рази компактніше).

Економія газу до 35% на сезон за рахунок високої ефективності і глибокої модуляції

Ці два пункти краще розглядати в комплексі, так як обидва дуже сильно впливають на економію газу конденсаційним котлом. Існує міф, що конденсаційні котли дійсно ефективні тільки при опаленні теплими підлогами. В іншому разі їх ефективність не набагато більше, ніж у традиційного котла. На щастя це не так. Конструкція конденсаційного котла передбачає наявність модуляційного пальника з повним попереднім змішуванням повітря і газу. Такий пальник дозволяє досягати досить глибокої модуляції потужності (до 17% від номіналу), що не тільки зменшує кількість споживаного газу, але і повітря, що потрапляє в камеру згоряння. Причому коефіцієнт надлишку повітря тут значно нижче, ніж у традиційних котлах (<1.3), що сприяє конденсації. До того ж у нашому кліматі вельми довгі так звані перехідні періоди опалення (весна-осінь), коли середньодобові температури на вулиці не нижче 0°C. Таким чином, конденсація в такому котлі йде навіть при роботі зі стандартною радіаторної системою опалення. У режимі знижених навантажень ККД конденсаційного котла може досягати максимальних значень, на відміну від атмосферних газових котлів, ККД яких тільки падає в такому режимі через високий надлишок повітря.

Рис. 3. Ефективність котла в залежності від навантаження

Можливість каскадної установки

Для установки в каскад конденсаційних котлів BAXI пропонуються відповідні аксесуари, які перетворюють окремо встановлені котли в єдину систему. Переваги каскадної системи з конденсаційними котлами - легкість монтажу, особливо якщо додатково замовити гідравлічні й димохідні аксесуари для каскаду котлів, і дуже компактні розміри котельні, особливо з настінними моделями LUNA Duo-tec MP. Варто відзначити модуляцію потужності такої котельні. Наприклад, котельня потужністю 600 кВт може розвантажуватися до 11 кВт, що дає в перехідний період (восени і навесні) недосяжну для традиційних котлів економію.

Низький рівень шуму і знижена вібрація

Дана перевага очевидна при порівнянні з традиційними дуттьовими котлами і особливо важлива при встановленні дахових котелень. Встановлюючи конденсаційні котли, немає необхідності робити віброізолюючі платформи для котлів і замислюватися про звукоізоляцію приміщень під котельні.

Економія на димарі

Завдяки тому, що вентилятор конденсаційних котлів BAXI розвиває досить високий тиск, діаметр єдиного димоходу при каскадної установки в 1,5-2 рази менше, ніж при установці традиційних котлів. Враховуючи вартість двостінних утеплених димарів з нержавіючої сталі, економія виходить істотна. Ще більша економія виходить при виведенні димових газів безпосередньо через стіну за допомогою коаксіальних або роздільних труб.

Низькі викиди NOx та CO

Незважаючи на те, що поки в Україні не діють такі ж суворі норми як в Європі, тим не менш, іноді виникає потреба в екологічному обладнанні. Найчастіше це відбувається при встановленні котлів у заповідних та курортних зонах. Конденсаційні котли BAXI за своїми характеристиками перевершують найжорсткіші вимоги сертифікаційних органів щодо опалювального обладнання. Викиди NOx та CO в 5-7 разів нижче, ніж у традиційних котлів.

Конденсаційні котли від BAXI

Компанія BAXI своїм модельним рядом конденсаційних котлів орієнтується на потреби покупців, які все більшою мірою проявляють цікавість до високоекономічних, комфортних і екологічних котлів.

Об'єднавши багаторічний досвід та найсучасніші технології, компанія BAXI розробила серію конденсаційних котлів LUNA Platinum і NUVOLA Platinum потужністю до 33 кВт - ідеальне рішення для опалення та забезпечення гарячою водою квартири або приватного будинку. Моделі LUNA Platinum більше підходять для квартир і невеликих будинків, якщо ж необхідно багато гарячої води, то ідеальним рішенням буде котел серії NUVOLA Platinum. Завдяки вбудованому 45-ти літровому бойлеру з нержавіючої сталі котли даної серії забезпечують 500 літрів гарячої води протягом перших 30 хв. (при dT = 30°C).

Вже багато років попитом користується серія настінних конденсаційних котлів LUNA Duo-tec. У цих котлах втілено принцип передових технологій за доступними цінами. Це поєднання інноваційних розробок і простоти у використанні і обслуговуванні. Дана серія включає п'ять моделей котлів потужністю від 12 до 40 кВт. Як і більшість конденсаційних котлів, котли LUNA Duo-tec мають ККД близько 109% і забезпечують енергозбереження до 35% в порівнянні з традиційними котлами. До переліку безсумнівних переваг котлів LUNA Duo-tec також слід віднести безшумність роботи завдяки кожуху камери згоряння, виконаного зі спеціального композитного матеріалу та звукоізоляції всього корпусу. Котли LUNA Duo-tec також обладнані вбудованою погодозалежною автоматикою і електронною системою самодіагностики, яка дозволяє автоматично визначати збої в режимі роботи системи опалення.

Сьогодні компанія BAXI пропонує велику кількість моделей для колективних систем опалення. Серія настінних котлів LUNA Duo-tec MP починається від потужності 45 кВт і закінчується на потужності 110 кВт. Безперечними перевагами настінних конденсаційних котлів BAXI є їх висока продуктивність, екологічність, мала вага і легкість установки. Широкий спектр сумісних аксесуарів,  пропонованих компанією BAXI, дозволяють об'єднати в каскад до 16 котлів, організувати додаткові змішувальні контури, управління системою нагріву ГВП, у тому числі за допомогою сонячних панелей, і організувати зональні системи опалення. У кожній опалювальної зоні під контролем датчика кімнатної температури буде підтримуватися свій мікроклімат, відмінний від інших зон. Котли LUNA Duo-tec MP оснащені системою подачі газу прямо в вентилятор, це дозволяє їм забезпечувати 100% потужність при низькому вхідному тиску газу (до 5 мбар).

Якщо потрібна ще більша потужність, тоді краще вибрати підлоговий конденсаційний котел. Серія POWER HT випускається потужністю від 45 до 650 кВт. POWER HT це високотехнологічні підлогові котли, що поєднують в собі передові технології, високу продуктивність і компактні розміри. До недавнього часу котли POWER HT мали потужність до 150 кВт і були оснащені теплообмінниками з нержавіючої сталі. Однак недавно були представлені котли POWER HT потужністю до 650 кВт. Ці моделі є продовженням передової гами підлогових конденсаційних котлів. Котли ідеально підходять для теплопостачання великих приміщень від багатоповерхових будинків до торгових або офісних комплексів. Висока ефективність поряд з надійністю алюмінієваго теплообмінника дозволяє забезпечити економічну і довговічну роботу котла. Всі котли серії POWER HT також оснащені системою подачі газу в вентилятор і працюють без втрати потужності при низькому тиску газу (до 5 мбар).

Статті