Действительно ли с их установкой и эксплуатацией связаны серьезные проблемы или эти слухи распространяют сторонники традиционных котлов? Соответствуют ли действительности заявленные производителями значения КПД того или иного типа газового котла? Попробуем разобраться в этом вопросе, сравнив эффективность конденсационных и обычных газовых моделей.
Зарубежный опыт
В Европе вопрос о том, «греть или не греть» конденсационным котлом, уже давно не стоит. В надежности и практичности конденсационных моделей никто не сомневается. Европейцы в восторге от них, ведь они экономят немало энергии и являются экологически чистым оборудованием. Первой страной, массово использующей конденсационные котлы, стали Нидерланды. Во многих европейских странах распространению конденсационных котлов содействует государство, которое предоставляет населению и застройщикам дотации на их установку. В Великобритании устанавливать в системах отопления газовые котлы других видов (кроме конденсационных) разрешено только в крайних случаях. В Соединенных Штатах пользователям конденсационных котлов предоставляют льготные условия налогообложения. Аналогичным образом установку котлов этого типа поощряют и в Канаде.
Только в последние годы технологию производства конденсационных котлов удалось удешевить до разумных пределов. Но, тем не менее, стоимость таких агрегатов и их установки почти в два раза превышает цену обычных, хотя это и оправданно. В Великобритании конденсационный котел полностью окупает себя за два-три года (при тамошних ценах на газ). В Украине подобные подсчеты еще не велись, поскольку котлы данного типа используют сравнительно недавно. Но выгода от них очевидна: при их использовании экономия газа более чем существенна, и низкие эксплуатационные расходы рано или поздно принесут существенную выгоду.
Внутренний мир котла
Принцип работы конденсационного котла известен давно, но только использование в производстве коррозионно-стойких легких сплавов и нержавеющей стали сделало реальным применение данной технологии. Дело в том, что образующийся водный конденсат благодаря растворению в нем CO2 вызывает коррозию стали и чугуна. Именно поэтому производители котлов далекого, да и недавнего прошлого исключали саму возможность конденсации водяных паров в газоходах и, естественно, не учитывали в своих расчетах теплоту конденсации.
Рассмотрим процессы, которые происходят в работающем котле. Вода поступает в агрегат и нагревается в нем за счет горения газа в газовой горелке. Нагретая вода уходит из котла в систему отопления (к примеру), там остывает и вновь возвращается в котел. В результате горения газа выделяется теплота и образуются продукты сгорания – различные химические соединения. При горении углеводородного топлива образуются двуокись углерода, оксиды азота и вода. Под воздействием высокой температуры последняя превращается в пар. При неполном сгорании топлива (а это неизбежно) образуются оксид углерода и сажа. Все эти продукты сгорания в виде горячих газов пропускаются через теплообменник котла, где отдают большую часть своей энергии теплоносителю, нагревая воду. Охлажденные до 100–160 °С газы через дымоход выводятся в атмосферу и уносят с собой часть неиспользованной теплоты. С дымом уходит и водяной пар, образовавшийся в результате сгорания топлива. Этот пар уносит с собой энергию, которая просто-напросто теряется. Если ее сохранить и вернуть в котел, система отопления получит дополнительное тепло и ее эффективность удастся повысить. Эта возможность реализована в конденсационных котлах.
Немного физики и КПД
Здравомыслящих людей, помнящих курс физики средней школы, настораживает заявление производителей и продавцов конденсационных котлов о том, что КПД этих агрегатов превышает 100 % и составляет, например, 109 %. Школьный учитель физики в свое время утверждал, что это невозможно, иначе до создания вечного двигателя было бы рукой подать.
Оказывается, что КПД более 100 % получается при сравнении конденсационных котлов с агрегатами других типов. Это исключительно демонстрационный прием, который не имеет никакого смысла с точки зрения физики как науки.
При сгорании топлива выделяется определенное количество теплоты, которую используют для нагрева воды. Примем это значение за 100 %. Использование скрытой теплоты конденсации может увеличить производительность котла на 9 % без увеличения расхода топлива. В результате эффективность использования тепла в конденсационном котле составит 109 %. Сравнивая обычные котлы с конденсационными, производят подобные расчеты. В этом случае КПД котла действительно получается больше 100 %. Если вернуться к реальным цифрам, то КПД стандартных котлов составляет 82–89 %, а у конденсационных моделей этот показатель может достигать (при идеальных условиях) невероятного значения – 98 %.
Из того же школьного курса физики мы знаем, что при охлаждении пар превращается в воду, конденсируясь на более холодной поверхности. При этом освобождается часть тепловой энергии, которую можно было бы использовать для повышения производительности котла. Так вот, если создать дополнительный (вторичный) теплообменник для использования энергии конденсации, это становится возможным. Стандартные котлы не используют энергию, которая освобождается при конденсации пара, а конденсационные модели используют ее максимально эффективно: большая часть тепла передается от газов воде во вторичном теплообменнике. В этом и заключается главная особенность работы конденсационного котла. При этом расход топлива не увеличивается, а это означает более чем существенную экономию.
Энергия конденсата
Благодаря особой конструкции вторичного теплообменника вода конденсируется на его поверхностях, температура которых менее 50 °С (она называется точкой росы). Чтобы конденсировать пар в теплообменнике котла, используют воду обратной линии системы отопления (так называемой обратки). Теплые газы, которые не были использованы при нагреве воды в основном теплообменнике, отводятся во второй теплообменник, в котором течет более холодная вода, вернувшаяся из системы отопления. Проходя через него, пары конденсируются, отдавая часть своей энергии и подогревая тем самым воду, а образовавшийся конденсат отводится в канализацию по отдельной дренажной трубке.
Эффективность работы конденсационного котла тем выше, чем ниже температура «обратки». Оптимальный температурный режим системы отопления составляет для конденсационного агрегата 30–40 °С. В радиаторных системах отопления температура воды 60–70 °С, вследствие чего эффективность такого котла значительно снижается, но при этом остается достаточно высокой. Для оптимальной эксплуатации газовых конденсационных котлов очень важно, чтобы разница температур между прямой и обратной линиями не превышала 20 °С.
Отработанные газы
Что же происходит с неиспользованными газами? Температура выходящих газов конденсационного котла значительно ниже, чем в случае обычного агрегата. Поэтому продукты сгорания могут конденсироваться на стенках дымохода. Но в конденсационном котле продукты сгорания удаляются принудительно, при помощи встроенного вентилятора. Поэтому с точки зрения конструкции дымоход такого агрегата мало отличается от обычного. Важно только, чтобы он был кислотоустойчивым и герметичным.
Мифы и реальность
С конденсационными котлами обыватели связывают ряд мифов. Опровергнем их с помощью фактов, чтобы определить преимущества и недостатки конденсационных котлов по сравнению с обычными.
Миф 1. Конденсационные котлы менее надежны.
Факт. Это утверждение было справедливо для первых моделей конденсационных котлов. Но с момента их появления на свет много воды утекло и немало газа выгорело. Так что недостатки первых моделей давно устранены. В настоящее время конденсационные котлы по своей надежности не уступают традиционным.
Миф 2. Конденсационные котлы сложно установить.
Факт. На самом деле особых отличий в установке конденсационных котлов нет, если не считать необходимость монтажа дренажной трубки, которая предназначена для отвода конденсата.
Миф 3. Отводимый конденсат нельзя сбрасывать в общую канализацию по причине его высокой кислотности.
Факт. Конденсат имеет pH 3,5–5, что соответствует кислотности любимого многими томатного сока. Поэтому конденсат можно спокойно сливать в общую канализацию. Его образование при работе конденсационного котла многих пугает, однако мало кто вспоминает о том, что при работе обычного котла конденсат также появляется и требует утилизации. Особенно много его образуется в холодную погоду. Когда котел выключают, дымоход остывает сверху вниз. Конденсат оседает на стенках дымохода и стекает к котлу. Зачастую об этом факте забывают и ограничиваются простыми приспособлениями для отвода конденсата, в то время как его утилизации в обычных котлах нужно уделять больше внимания.
Миф 4. Для конденсационных котлов нужен дымоход из свинца или не менее прочного материала.
Факт. Для конденсационных котлов нужен особенный, кислотоустойчивый дымоход. Однако по конструкции он мало чем отличается от дымохода для обычных газовых агрегатов. Производители конденсационных котлов предлагают потребителям различные системы дымоходов для своих изделий, сделанные из пластика, алюминия и других материалов.
Миф 5. На рынке недостаточный выбор конденсационных котлов.
Факт. Практически все ведущие производители котлов, продукция которых продается в Украине, имеют в своем ассортименте конденсационные модели. Из техники более высокого класса, представленной на отечественном рынке, следует отметить голландские котлы Rendamax, немецкие Viessmann, Buderus, Vaillant, Junkers и Wolf, французские De Dietrich, а также итальянские Baxi и Ariston. Технику среднего класса представляют многочисленные восточноевропейские производители, среди которых наиболее заметны Protherm (чешский филиал французского концерна Saunier Duval), а также итальянские компании Immergas и Ferroli.
Миф 6. Мощность конденсационных котлов ограничена.
Факт. Несколько лет назад это действительно было правдой: мощность котлов конденсационного типа не превышала 42 кВт. Новые же модели как минимум в два раза мощнее: они рассчитаны на 90 кВт.
Выгодно ли?
С каждым годом конденсационная техника занимает все более устойчивые позиции на рынке отопительного оборудования. Новые конденсационные котлы имеют наивысший КПД и самый низкий уровень вредных отходов – в 20 раз меньше действующих в Украине нормативов. Конденсационный агрегат способен экономить до 17 % топлива по сравнению с традиционными и до 33 % топлива по сравнению с устаревшими газовыми моделями. Кроме того, он позволяет снизить объем отходящих вредных газов (ответственных за кислотные дожди на планете и глобальное потепление климата) на 70 % по сравнению с традиционными котлами.
Но есть и нюансы. Конденсационные модели максимально эффективны, если температура «обратки» не превышает 40 °С. Это означает, что они идеально подходят для работы с низкотемпературными системами отопления и только с ними в полной мере оправдывают свое назначение. Речь идет о системах подогрева пола или воды в бассейнах, а также о системах отопления, в которых использованы радиаторы Low H2O и работа которых основана на низком содержании воды и повышенной теплоотдаче.
Кроме того, эффект от конденсационных котлов ощущается больше всего в домах, где берегут тепло. Иными словами, в здании должны быть хорошо теплоизолированы стены, установлены качественные герметичные окна и т. д. Для качества работы котла важны также выбранная автоматика и грамотно разработанный проект системы отопления. Поэтому не доверяйте установку конденсационных агрегатов кому попало, иначе ваши деньги могут вылететь в модную, современную, высокотехнологическую трубу.
