Конденсационные котлы.

Особенности конденсационных котлов


Почему КПД газового конденсационного котла больше 100%? Нарушает ли это законы физики?

КПД не может быть больше 100%. Показатель КПД для конденсащионных котлов превышает 100%. Это связано не с нарушениями законов физики, а с особенностями методики расчета КПД. Данная методика была разработана для традиционных котлов и не учитывает теплоты, выделяемой при конденсации пара, который образуется при сгорании газа. В европейских странах уже отказались от этой методики и привели все показатели КПД к более привычному виду (меньше 100%).

Основное отличие работы конденсационных котлов.

Отличие работы конденсационного газового котла от традиционного газового котла заключается в использовании не только тепла, выделяемого при сгорании газа, но и тепла, выделяемого при конденсации пара, образующегося при сгорании газа.

При расчете КПД отопительного котла используется отношение полезной теплоты, переданной теплоносителю, к теплоте сгорания топлива.

Для органического топлива различают низшую и высшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания связана только с прямым теплом, выделяемым при сгорании. Высшая теплота сгорания учитывает теплоту, выделяемую при конденсации образовавшегося пара. При сгорании природного газа (метана) выделяется углекислый газ и вода:CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O. Вода при высокой температуре в области горения превращается в пар. Если этот пар затем охладить до температуры точки росы, то он опять превращается в воду и выделяет энергию в виде тепла. Размер этой теплоты составляет до 12% от основной теплоты сгорания газа.

При расчете КПД конденсационных котлов используется низшая теплота сгорания газа для того чтобы иметь возможность сравнить с КПД традиционных котлов. В итоге конденсационный котел использует всю низшую теплоту сгорания газа (98%) и плюс теплоту конденсации (12%), поэтому КПД конденсационных котлов достигает 110%.

Конструктивно газовые конденсационные котлы отличаются от традиционных котлов. Продукты сгорания проходят через теплообменник из нержавеющего материала и по мере прохождения остывают до температуры обратки системы отопления, которая должна быть меньше температуры точки росы (50-60°С). Образующийся конденсат имеет пониженную кислотность (РН=3,5-4,5, нормальная кислотность РН=7), поэтому при большом объеме конденсата (по итальянским нормам при суммарной мощности котлов более 116 кВт, по немецким - более 200 кВт) необходимо устанавливать специальные нейтрализаторов конденсата.

Количество конденсата: при работе конденсационного котла мощностью 35 кВт может образовываться конденсат в размере максимум 6,5 л/ч.

 

 

Конденсационные котлы - это новая технология в отопительной технике. Их КПД на 15-17% выше, чем у обычных котлов, причем КПД имеет максимальное значение при комфортном низкотемпературном отоплении (50/30 °С), в т.ч. отоплении теплыми полами; срок службы в 2 - 3 раза больше, чем у обычных навесных котлов; широкий диапазон модуляции; конденсационные навесные котлы могут иметь мощность свыше 100 кВт (обычные навесные котлы - не более 35 кВт).

Конденсационные котлы

У традиционных котлов образующиеся при сгорании топлива водяные пары вместе с дымовыми газами, имеющими температуру 100 - 170 °С, удаляются в атмосферу. Теплота сгорания топлива, которая используется в традиционных котлах, называется низшей теплотворностью топлива. В существующих на сегодняшний день методиках расчета КПД котлов она принимается за 100%. Энергия, выделяемая при конденсации паров воды, содержащихся в дымовых газах, составляет дополнительные 11%. Конденсационные котлы, благодаря внедрению новых технологий, используют эту дополнительно энергию конденсации пара для нагрева воды, поэтому они и называются конденсационными. Следуя такому расчету максимальный, теоретически возможный КПД конденсационных котлов составляет 111%. А полная энергия сгорания топлива, включающая энергию конденсации водяных паров, называется высшей теплотворностью топлива. Очевидно, что КПД конденсационных котлов превышающий 100% является условным, а правильное и понятное для всех значение КПД будет иметь, если при его расчетах за 100% принять высшую теплотворность топлива.

Пример состава потерь в котлах и их типичные значения КПД приведены в таблице.

Тип котла

Обычный

Конденсационный

Максимально возможный КПД

111%

111%

Потери с отходящими дымовыми газами

6%

2%

Потери теплового излучения

2%

1%

Потери теплоты конденсации

11%

1%

Итого КПД

92%

107%

Как видно из таблицы в конденсационных котлах не только реализована возможность получать дополнительную теплоту конденсации, но и снижены другие потери. Суммарный выигрыш для КПД составляет в среднем 15-17%.

Температура конденсации водяных паров в отходящих дымовых газах - около 57 °С. Именно ниже этой температуры в конденсационных котлах начинает выделяться дополнительная теплота конденсации. Для обеспечения конденсации пара в конденсационных котлах используется вода обратной линии отопительной системы. Чем ниже температура обратной воды в котле, тем больше выделяется теплоты конденсации, тем выше КПД котла. Максимальный КПД конденсационных котлов указывается обычно для температурного режима 50/30 °С.

Такие результаты получены, благодаря внедрению новейших технологий. Теплообменник конденсационных котлов, выполненный из высококачественной нержавеющей стали, имеет замкнутую спиральную конструкцию с множеством отверстий для прохождения газа. Дымовые газы после нагрева подающей воды, попадают в область низкотемпературной обратной воды. Благодаря этому достигается низкая температура охлажденных газов, что позволяет получить наибольшую теплоту конденсации водяных паров и наименьшие потери с уходящими дымовыми газами. Горелка из нержавеющей стали с предварительным смешением газа и воздуха обеспечивает также наиболее полное сгорание топлива.

 


 © ООО "Римко" 2013.
производство котельного оборудования