Водяное отопление домовладения невозможно без базовых функциональных компонентов: котла, нагревающего жидкий энергоноситель (как правило — вода) и радиаторов или батарей, выполняющих теплообмен с комнатным нагреваемого помещения. На просторах России хорошее распространение получили именно газовые котлы. Различают котлы двух видов: конденсационные и конвекционные. Вторые правят балом довольно давно. А вот первые появились совершенно недавно и наступают на пятки вторым. Если сегодня смысл в переходе на конденсационные котлы? Об этом и поговорим
Котлы конвекционные
Котлы стали применять как вид печи, специализированный только на отоплении. Температура в отапливаемом помещении повышается от теплообменников, которые подогреваются циркулирующими по трубам носителями тепла от котлов, использующих энергию сгорания топлива. Различается по видам: жидкое (солярка), твердое (уголь, торф, древесина) и газообразное (природный газ) и от ее состава зависит конструкция топки. Охлажденная в радиаторах или батареях жидкость возвращается по обратным трубопроводам (обраткам) в котлы-регенераторы, там подогреваются и продолжают циркуляцию по замкнутому контуру. Движение воды по трубам осуществляется естественным путем по законам физики или принудительно нагнетательными электроприборами.
Контуров в котле может быть один или два: главный для обогрева помещений и вспомогательные — для бытовых потребностей в горячей воде для душа и кухни.
Удаление продуктов сгорания топлива из топки производится по трубам дымоходов. Для конвекционных котлов преимущественно довольно долго применялась естественная схема поступления кислорода в горелку из помещения, где он размещен. Сложнее устроены механизмы доставки воздуха, называемые турбированными, предусматривающие доставку воздуха принудительным методом (почти все современные настенные котлы работают по такому принципу). Это делает возможным установку котлов в произвольных местах, осуществлять автономное снабжение кислородом и отведение токсичных продуктов горения.
У котлов этого типа следующие преимущества:
- обширные функционал и ценовая шкала;
- надежные конструкции, эргономичные в монтаже и гибкие в комбинациях с другими средствами контроля климата помещений;
- энергонезависимы при желании.
Используются в домашнем строительстве с энтузиазмом.
Котлы конденсационные
Эта схема — продолжение и логическое развитие идей экономии ресурсов. В конвекционных котлах температура воздушных потоков на выходе рекомендована быть выше 58 градусов для предотвращения образования и накопления в трубах конденсата. Поэтому удаляемые непосредственно в окружающую среду отработанные газы приводят к нерациональным тратам топлива, а теплоноситель греется только в топке, иные источники не предусмотрены.
Для устранения этой недоработки в котлах конденсационного типа устанавливается водный экономайзер с задачами организации дополнительного теплообмена и целью — утилизировать температуру перегретого водяного пара, который образуется при сгорании топлива. Изготавливается он в виде змеевиков из набора труб для увеличения площади теплообмена из материалов, нейтральных к агрессивной кислотной среде конденсата. Этот экономайзер относят к классу рекуператоров и размещают в потоке горячего выходного потока воздуха. Он нагревает циркулирующую по трубкам жидкость, которая перемещается от батарей или радиаторов к горелкам для ее последующего нагревания, что экономит топливо.
Теплообмен осуществляется в температурных рамках. Конденсат водяного пара оседает на стенках экономайзера при температуре точки росы, для этого нужна циркуляция вода внутри не горячее 49 градусов. При этих условиях возвратная жидкость предварительно подогревается, отработанный воздух охлаждается, а сглаживание разницы температур повышает коэффициент полезного действия (к.п.д.) котла. Необходимость подобной организации движения воды подразумевает применение электронасосов. К другим особенностям котлов этого типа относится образование конденсата с обязательной утилизацией, потому что он токсичен и содержит кислоты.
К предполагаемым преимуществам этого типа котлов относят дешевизну эксплуатации и это доказывается расчетами.
Отличия и детализация затрат
При беглом сравнении преимущество не в пользу конденсационных котлов из-за их стоимости. Поэтому лучше провести анализ с учетом установки и эксплуатации. Технические характеристики, согласно паспортов производителей, такие: КПД у конденсационных котлов — 100-110%, у конвекционных — 85-94% .
Европейские потребители считают, что разница в ценах нивелируется удобством при использовании и компенсируется экономией при эксплуатации за пять лет. Для российского хозяина дома этот срок увеличен из-за малой цены на газ и непопулярности низкотемпературных схем отопления, предполагающего теплые водяные полы и многосекционные обогревающие элементы с большими плоскими площадями.
Поэтому прогноз о предполагаемой экономии следует просчитать. Частный дом в 120 кв. с посредственным утеплением в нашем регионе потребляет примерно 3000 КВт тепла в месяц. При использовании природного газа, удельная теплота сгорания которого составляет 9,3 кВт\ м³ потребуется 0,093 кубометра на 1 кВт мощности котла при КПД 100%.
Для конденсационного котла при к.п.д. 110% потребуется 3000/(9,3*1,08)=298 кубов
Для конвекционного котла при к.п.д. 90% потребуется 3000/(9,3*0,9)=358 кубов
Разница в 60 кубов. При цене газа в 6 рублей – это 360 рублей экономии в месяц. Это условие выполнимо при низкотемпературной работе конденсационного котла и высокотемпературной конвекционного. Но есть и усредненные сценарии использования. Их мы разбирали в предыдущей статье.
С физической точки зрения используемые коэффициенты полезного действия выглядят странно, ведь количество энергии, полученной при сжигании, не может быть больше, чем в химических связях, но это сложившаяся практика. Используются два термина: «высшая» и «низшая» топливная теплота горения. Первоначально считалось что энерготраты на испарение влаги и образование конденсата не велики, и их можно не принимать в расчет. Поэтому характеристики тепловых схем начали рассчитывать по «низшим» показателям. Позднее стали пользоваться цифрами «высшей» топливной теплоты горения, что и привело к величинам, что и привело к показателю КПД в 110 процентов.
Стоит ли переплачивать
При планировании схемы отопления следует учитывать еще и затраты до начала эксплуатации.
- Начальная стоимость конденсационного котла выше, но цена равных по мощности и функционалу 45-55 ваттных приборов сопоставима.
- Стоимость монтажа с принудительной вентиляцией выше, но экологические выигрыши присутствуют.
- Поддержание циркуляции воды в трубах отопления и движение воздуха в дымоходах требует дополнительных трат электроэнергии.
- Удаление кислотного конденсата и утилизация требует дополнительных затрат.
Проведённые расчеты позволяют приводят к выводу, что сроки окупаемости будут сокращаться при росте цены на природные энергоносители и уменьшении закупочной цены котлов.
Монтаж конденсационного отопления применим при использовании конструкций низкотемпературного режима. Ее особенностью — следующие температурные характеристики: нагрев теплоносителя при выходе из котла не выше 55 градусов, обратный поток – не холоднее 45, поверхность обогревателей в комнатах в пределах 40. (Для конвекционного отопления цифры иные: на выходе — 80, обратка — 20, батареи -70). Подобный режим отопления снижает траты ежедневно на 30 процентов.
К факторам увеличения эксплуатационных трат следует отнести необходимость включать и выключать конвекционные котлы в период межсезонья. При продолжительном отопительном сезоне с околонулевыми температурами это повысит цену за отопление.
Конвекционные котлы с точки зрения экологии приносят вред и не соответствуют энергосберегающим тенденциям.