Из инструкции по проектированию на конденсационные котлы Buderus (Германия).
Соответствует СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1 ТРУБОПРОВОДЫ : "...Полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м 3 ∙сут) ..."

VITODENS Газовые конденсационные котлы
Инструкция по проектированию

Bosch Condens 3000 W
- Возможность прямого подключения к системе теплого пола

Другая модель
Bosch Condens 5000 W Maxx
Возможность прямого подключения к системе теплого пола
Без требуемого минимального расхода циркуляционной воды

Высококачественные компоненты, такие как плазменно полимеризованный алюминиевый теплообменник и надежная конструкция делают Condens 5000 W Maxx не только чрезвычайно надежным, но и исключительно прочным. Благодаря инновационной технологии Flow Plus нет минимального значения напора воды через теплообменник . По этой причине полной гидравлической системы не требуется.

Про антидиффузионный слой (кислородный барьер):
"... Данный результат еще раз подтверждает ошибочность распространенного утверждения: «Трубы малых диаметров не обязательно армировать или защищать теплоноситель от попадания в него кислорода, так как потоком кислорода сквозь стенку таких труб можно пренебречь». Сторонники этой точки зрения призывают не армировать алюминием и не покрывать слоем AVOH (антидиффузионный слой для труб PEX) и PPR трубы малого диаметра. Однако именно такие трубы, стоят, например, перед стальными панельными радиаторами (толщина стальной стенки – 1,2 мм). Поэтому армировать алюминием трубы малого и большого диаметра для систем отопления необходимо. Причем для труб малого диаметра это правило более важно, чем для труб большого диаметра, где необходим расчет и привязка к конкретной схеме применения.
Например, при D=2х10-11 м2/с (кислородопроницаемость полипропилена) и ∆сО2 MAX = 270 г/м3 (ориентировочное содержание кослорода в атмосфере)
Q/V=1,9٠10-8/DN2 (г/с٠м3) или 1,6٠10-3/DN2 (г/сутки٠м3)
для DN20мм, получим в сутки 4 г/м3 кислорода – иначе говоря, возможно образование 30 г ржавчины. В одном метре трубы DN20 PN20 (SDR=6) содержится 2,2х10-4 м3; соответственно, через этот погонный метр трубы в теплоноситель пройдет по максимуму 8,8х10-4 г/сут. кислорода.
Например, если система отопления выполнена из полипропиленовой трубы PN20 (неармированной или армированной стекловолокном), объем системы отопления 100 л, имеются настенный котел с алюминиево-медным теплообменником и температурой нагрева 80 С° и стальные панельные радиаторы, а емкость труб равна 50 л, то в сутки для типового набора труб разного диаметра с SDR=6 пройдет в теплоноситель около 0,1 г кислорода; в пересчете на в год это составляет 37 г кислорода, или 250 г ржавчины, полученной в стальных панельных радиаторах (которые, весьма вероятно, потекут через год или два эксплуатации).
В задачи данной статьи не входит точный количественный анализ кислородопроницаемости, однако приведенный пример позволяет разрешить часто задаваемый вопрос: «Сколько кислорода пропускает пластиковая труба? Много это или мало?» Думается, нами был дан вполне конкретный ответ. В заключение заметим, что на эту тему написано немало содержательных работ, но выводы читателей или компаний, поставляющих подобную продукцию на рынок, не всегда соответствуют проведенному в этих статьях анализу ..."

Условно схему монтажа (в качестве примера мы рассматриваем котел Victrix 50) можно разделить на несколько этапов подключения:

• комплекта безопасности;
• накопительного бойлера;
• солнечного коллектора;
• гидравлического разделителя.

Подробно рассмотрим каждый этап.

Комплект безопасности

При подключении котла мощностью более 35 кВт европейское законодательство обязывает уделять более пристальное внимание вопросам обеспечения безопасности. Поэтому предусматривается специальный комплект безопасности, который включает в себя термостат безопасности, реле максимального давления воды (4 бар), манометр и кран заполнения системы (гильза для подключения термобаллона отсечного газового крана).

Предусмотрены также штуцеры для подключения расширительного бака и гильза погружного спиртового термометра. Прессостат и термостат перегрева имеют ручную разблокировку и подключаются последовательно в цепь питания котла (рис. 2). Предел срабатывания предохранительных устройств настраивается и составляет 3 бар и 105 °С соответственно. Данный комплект позволяет произвести компактный, быстрый и надежный монтаж предохранительных устройств, а также гарантирует надежную защиту от аварийных ситуаций при любых обстоятельствах.

Накопительный бойлер

Поскольку котлы одноконтурные, то для удовлетворения потребностей в горячей воде предлагается использовать бойлер накопительного типа. Предлагаются несколько типоразмеров бойлеров, емкостью от 80 до 200 л. Бойлеры имеют прямоугольный корпус белого цвета. Материал изготовления корпуса и змеевика бойлера — пищевая нержавеющая сталь высокого качества. Для снижения тепловых потерь бойлер заключен в высокоэффективную пенополиуретановую изоляцию.

Бойлеры снабжены спиральными теплообменниками с большой поверхностью теплообмена, которые подключены по схеме противотока (рис. 3). Это позволяет быстро нагревать накопленный запас воды. Чтобы обеспечить приготовление большого объема горячей воды, можно использовать два бойлера объемом 200 л, в которых контуры теплоносителя и санитарной воды подключаются параллельно. Для подключения бойлера к котлу необходимо использовать специальный комплект, который состоит из переходников и трехходового клапана. Как и во всех других навесных котлах, работа в режиме горячего водоснабжения основывается на принципе жесткого приоритета ГВС.

Подключение солнечных коллекторов

Особенностью 200-литровых бойлеров является возможность их работы с солнечными коллекторами. На рис. 4 показан пример подключения солнечных коллекторов к системе теплоснабжения на основе конденсационного котла. Высококачественные солнечные коллекторы и согласованная с ними система теплоснабжения дома позволяют рассматривать хозяйственное использование солнечной энергии уже как необходимое условие построения эффективной системы.

В наших широтах суммарное излучение (отраженное и прямое) в оптимальных условиях (безоблачное ясное небо, середина дня) составляет максимум 1000 Вт/м 2 . Солнечные коллекторы, в зависимости от их типа, позволяют использовать до 75 % суммарного излучения. Остается только отметить, что с нашей точки зрения связка конденсационный котел + солнечный коллектор (тепловой насос)— наиболее перспективное направление дальнейшего развития систем автономного теплоснабжения.

Гидравлический разделитель

Поскольку котел рассчитан на выполнение значительной тепловой нагрузки, то это предполагает наличие отдельных контуров системы отопления с зональным контролем. Поэтому актуальным становится вопрос независимого регулирования контуров. Возникает вероятность изменения количества теплоносителя, циркулирующего через котел, что неблагоприятно сказывается на его гидравлическом режиме.

Естественным решением в данной ситуации служит применение гидравлического разделителя (гидравлической стрелки). Одновременно выполняется переход на трубы большего диаметра, что позволяет подключить «гидравлическую стрелку» непосредственно к подающему и обратному распределительным коллекторам. Для одного котла предлагается компактный вариант решения данного узла, в виде трубы прямоугольного сечения (рис. 5).

Этот узел располагается непосредственно под котлом, что позволяет значительно сократить габариты установки. Так как коллектор установлен горизонтально, то для удаления шлама из системы отопления обязательна установка осадочного фильтра на обратной магистрали, перед коллектором.

Пришло время рассмотреть и разобраться с особенностями конденсационных газовых котлов...

Конденсационные газовые котлы: принцип действия, виды и преимущества

Благодаря высокотехнологичной конструкции конденсационные котлы делают систему отопления намного удобнее, комфортнее, экономичнее. Если в обычных устройствах продукты сгорания отдают лишь часть тепловой энергии, то в данном случае это делается по максимуму. Компания «Луч Тепла» представляет в большом ассортименте котлы всех видов.

Конструкция

По своему строению конденсационные котлы неотличимы от типичных приборов отопления. Выполняются в нескольких вариантах:

1. настенные (более традиционные, ориентированы на индивидуальные системы отопления частных жилых домов);
2. напольные (повышенной мощности, предназначены для использования в офисных и промышленных помещениях).

В их конструкцию входит нестандартный теплообменник, выполненный на базе кислотоустойчивых материалов. Обычно - из стали-нержавейки или силумина. Он выглядит как труба со сложным сечением и спиралевидными ребрами. Все это наращивает площадь теплообмена и делает газовый котел более эффективным.

Кроме того, конденсационное устройство оборудовано вентилятором, выставленным перед горелкой. Он «всасывает» газ из газопровода, миксует его с воздухом и направляет непосредственно к горелке. Котел также имеет помпу с электронным управлением, которая позволяет оптимизировать мощность отопления, снизить шумы от проходящего в системе теплоносителя и сэкономить на электроэнергии.

Виды Конденсационных газовых котлов:

Конденсационные котлы бывают нескольких видов:

1. одноконтурные;
2. двухконтурные;
3. отопительные;
4. водонагревательные.

При этом их мощность может варьировать от 20 кВт до 100 кВт, чего вполне хватает для бытовых котлов. Для офисно-промышленных помещений они производятся большей мощности и в напольном исполнении.

Принцип действия КонденсационныХ газовых котлов:

В стандартных котлах выходящие горячие газы просто выбрасываются в атмосферу через дымоходный канал, теряя весомую долю неиспользованного тепла. Оно выводится наружу вместе с отработанными продуктами в виде водяного пара, формирующегося в момент сгорания топлива. Именно в паре кроется дополнительная тепловая энергия, которую конденсационные котлы сохраняют, а затем передают отопительной системе.

Охлаждаясь, пар конденсируется, то есть становится жидкостью, и высвобождает определенный объем теплоты. Этот процесс происходит в особом теплообменнике с расширенной площадью. Именно он «отбирает» тепло для передачи системе отопления. Такой подход был известен и ранее. Но применять его начали относительно недавно благодаря появлению неподдающихся коррозии сплавов, которые и положены в основу производства конденсационных котлов.

Особенности эксплуатации КОНДЕНСАЦИОННЫХ газовых котлов:

Эффективность работы подобных газовых устройств во многом зависит от характеристик отопительной системы. Чем меньше температура воды, тем полнее проходит процесс конденсации водяных паров. Следовательно, тем выше объем скрытого тепла, которое возвращается в систему.

Таким способом режим конденсации поддерживается на протяжении всего отопительного периода. Поэтому важнейшим условием для функционирования конденсационного котла является усредненная температура теплоносителя. Например, на входе в котел она должна составлять менее 60 градусов (в идеале - до 57 градусов). Это даст лучшую конденсацию и повысит КПД отопительного устройства.

Но даже если совмещать конденсационный котел со старой системой, он все равно принесет ощутимую экономию, так как будет эффективнее прежнего оборудования. Это связано с тем, что в нашей климатической полосе самые морозные дни суммарно занимают немногим более 10 процентов от продолжительности всего периода отопления. В остальные дни возможна оптимальная конденсация.

Преимущества

Среди базовых преимуществ этого типа котлов - высокий КПД. В данном случае он равен 108-109 процентам, если сравнивать с иными котлами. Другое преимущество заключается в их повышенной экономичности. Она приблизительно на 15-20 процентов больше, чем у стандартных приборов отопления.

У пользователей нашего портала есть уникальная возможность - следить, как в рамках проекта с FORUMHOUSE мы, с нашими партнёрами, строим в Подмосковье комфортабельный и энергоэффективный загородный дом. Для этого при возведении коттеджа используются самые современные материалы и технологии.

В качестве фундамента выбрана УШП, а системы отопления - тёплый пол. Кроме этого, котельной стал настенный конденсационный газовый котел. О том, почему для нашего проекта было выбрано именно это оборудование, и в чём заключаются преимущества его работы, в формате мастер-класса вам расскажет технический специалист компании .

• Принцип работы конденсационного газового теплогенератора.
• Преимущества использования конденсационного газового котла.
• В какой системе отопления лучше всего использовать это оборудование.
• На что обратить внимание при эксплуатации конденсационного газового котла.

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.

Сергей Бугаев Технический специалист компании Ariston

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 CH 4), выделяется тепловая энергия, а также образуется углекислый газ (CO 2), вода (H 2 O) в виде пара и ряд других химических элементов.

В обычном котле температура дымовых газов после прохождения через теплообменник может доходить до 175-200 °C.

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% .

Отсюда и появляются цифры КПД конденсационного котла, превышающие 100%. Благодаря высокому КПД такой теплогенератор расходует меньше газа, чем обычный котёл.

Сергей Бугаев

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%.

Преимущества использования конденсационного газового котла

Итак, мы разобрались с теоретической частью. Теперь расскажем, как особенности конструкции конденсационного котла влияют на эффективность его работы и долговечность. На первый взгляд кажется, что использовать дополнительную энергию водяного пара, скрытую в дымовых газах, можно и в обычном котле, специально «загнав» его в низкотемпературный режим работы. Например, подключив котёл (это неправильно) напрямую к системе теплого пола или значительно понизив температуру теплоносителя, циркулирующего в радиаторной системе отопления. Но, выше мы уже писали, что при сгорании магистрального газа образуется целый «букет» химических элементов. В водяном паре содержатся: углекислый и угарный газы, окислы азота, а также примеси серы. При конденсации и переходе пара из газообразного в жидкое состояние эти примеси оказываются в воде (конденсате) и на выходе получается слабый кислотный раствор.

Сергей Бугаев

Теплообменник обычного котла не выдержит длительной работы в агрессивной химической среде, со временем он проржавеет и выйдет из строя. Теплообменник конденсационного котла сделан из материалов, отличающихся коррозионной стойкостью и устойчивостью к кислотным средам. Наиболее стойким материалом является нержавеющая сталь.

При изготовлении конденсационного котла используются только долговечные и износостойкие материалы. Это увеличивает срок службы и надёжность работы этого оборудования, также уменьшаются затраты на сервисное обслуживание.

Кроме этого, повышенные требования предъявляются и к другим конструкционным элементам конденсационного теплогенератора, т.к. требуется охладить дымовые газы до нужной температуры. Для этого котёл оснащается наддувной горелкой с высокой степенью модуляции. Такая горелка работает в широком диапазоне мощностей, что позволяет оптимальным образом регулировать нагрев воды. Также конденсационные котлы оснащаются автоматикой, обеспечивающей точное поддержание режима горения, температуры отходящих газов и воды в обратной линии. Для чего ставятся циркуляционные насосы, плавно изменяющие силу напора протока теплоносителя, а не как простые 2-х и 3-х скоростные. С обычным насосом теплоноситель проходит через котёл с постоянной скоростью. Это приводит к росту температуры в «обратке», повышению температуры дымовых газов выше точки росы, а следовательно, снижению эффективности работы оборудования. Также возможен перегрев системы отопления (тёплого пола) и уменьшение теплового комфорта.

Важный нюанс : горелка обычного котла не может работать на мощности ниже 1/3 от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора. Горелка конденсационного котла может работать на мощности, составляющей 1/10 (10%) от максимальной (номинальной) мощности теплогенератора.

Сергей Бугаев

Рассмотрим следующую ситуацию: начался отопительный сезон, температура на улице -15 °C. Мощность обычного котла, установленного в доме – 25 кВт. Минимальная мощность (1/3 от максимальной), на которой он может работать – 7.5 кВт. Предположим, что теплопотери здания составляют 15 кВт. Т.е. котёл, непрерывно работая, компенсирует эти теплопотери, плюс остаётся запас по мощности. Через несколько дней случилась оттепель, что, согласитесь, часто случается за зиму. В итоге уличная температура теперь около 0 °C или чуть ниже. Теплопотери здания, из-за повышения температуры на улице, сократились и теперь составляют примерно 5 кВт. Что произойдёт в этом случае?

Обычный котёл не сможет, работая в непрерывном режиме , выдавать необходимые для компенсации теплопотерь 5 кВт мощности. В результате он перейдёт в так называемый цикличный режим функционирования. Т.е. будет постоянно включать и отключать горелку, либо будет перегреваться система отопления.

Такой режим неблагоприятен для работы оборудования и приводит к его ускоренному износу.

Конденсационный котёл, при той же мощности и в аналогичной ситуации, в непрерывном режиме работы спокойно выдаст 2.5 кВт мощности (10% от 25 кВт)¸ что напрямую влияет на срок службы теплогенератора и уровень комфорта в загородном доме.

Конденсационный котёл, дополненный погодозависимой автоматикой, гибко подстраивается под изменения температурного режима в течение всего отопительного сезона.

Современная автоматика позволяет значительно упростить процесс управления котлом, в том числе и дистанционно, с помощью специального мобильного приложения для смартфонов, что повышает удобство пользования оборудованием.

Добавим, что отопительный сезон в России, в зависимости от региона, в среднем составляет 6-7 месяцев, начинаясь осенью, когда на улице ещё не очень холодно, и длится до весны.

Примерно 60% этого времени среднесуточные температуры на улице держатся в районе 0 °С.

Получается, что максимальная мощность котла может потребоваться только в относительно короткий период времени (декабрь, январь), когда установились настоящие морозы.

В другие месяцы от котла не требуется выход на максимальный режим работы и повышенная теплоотдача. Следовательно, конденсационный котёл, в отличие от обычного, будет эффективно работать и при температурных перепадах, и при небольшом морозе. При этом снизится потребление газа, что в тандеме с низкотемпературной системой отопления (теплым полом) уменьшит затраты на покупку энергоносителя.

Даже при использовании конденсационного котла вместе с высокотемпературным радиаторным отоплением это оборудование работает эффективнее традиционного на 5-7%.

Сергей Бугаев

Помимо экономичности, важным преимуществом конденсационных котлов является возможность получения большой мощности при компактных размерах оборудования. Конденсационный газовый котёл в настенном исполнении особенно актуален для небольших котельных.

Кроме этого, конденсационный котёл имеет турбированную горелку, что позволяет отказаться от стандартного дорогостоящего дымохода и просто вывести коаксиальную дымоходную трубу через отверстие в стене. Это упрощает монтаж оборудования или установку нового конденсационного котла взамен старого – обычного, при реновации существующей системы отопления.

Особенности эксплуатации конденсационного газового котла

Частые вопросы потребителей: что делать с конденсатом, получаемым в процессе эксплуатации котла, насколько он вреден, и как его утилизировать.

Количество конденсата можно рассчитать так: на 1 кВт*ч приходится 0,14 кг. Следовательно, конденсационный газовый котёл мощностью в 24 кВт при работе на 12 кВт мощности (т.к. большую часть отопительного периода котел работает с модуляцией, а средняя нагрузка на него, в зависимости от условий, может составлять ниже 25%) в достаточно холодный день вырабатывает 40 литров конденсата при низкотемпературном режиме.

Конденсат можно слить в центральную канализацию, при условии, что его разбавили в пропорции 10 или лучше 25 к 1. Если дом оборудован септиком или локальной очистной станцией, требуется нейтрализация конденсата.

Сергей Бугаев

Нейтрализатор представляет из себя ёмкость, заполненную мраморной крошкой. Вес наполнителя – от 5 до 40 кг. Менять её надо вручную в среднем раз в 1-2 месяца. Конденсат, обычно пройдя через нейтрализатор, самотёком попадает в канализацию.

Подведение итогов

Это современное оборудование, отличающееся надёжностью, экономичностью и эффективностью работы. Также сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу, что особенно актуально при ужесточении норм по экологичности. Кроме этого, установка данного типа теплогенератора, за счёт уменьшения расхода газа, позволит уменьшить затраты на отопление в долгосрочной перспективе и повысить уровень комфорта в загородном доме.