Конденсационные котлы: техника будущего?

Количество окружающих нас машин и механизмов с каждым днем постоянно растет, с их ростом увеличивается потребление природных богатств и загрязнение окружающей среды. Поэтому проблемы охраны природы и рационального использования ее ресурсов с каждым днем все более актуальны. К разрешению этих вопросов отчасти подталкивают постоянно ужесточающиеся требования к допустимым выбросам в атмосферу и регулярно поднимающиеся цены на энергоносители, но решающее слово все равно остается за создателями «машин-монстров», ведь только они в состоянии обуздать их «аппетиты».

В сфере котельного оборудования эту миссию взяли на себя разработчики газовых котлов. Стремление оптимизировать потребление газа и сократить возникающие при работе эмиссионные выбросы привело к появлению конденсационного котла.

Сегодня практически все европейские производители газового отопительного оборудования предлагают конденсационные котлы. По словам представителей производителей, на Западе их продажи составляют 70% от общего количества, а к 2010 году они ожидают, что этот показатель вырастет до 90%. К созданию нового поколения котлов производителей подтолкнули главным образом рост цен на энергоносители и повышение требований к экономичности отопительного оборудования.

К тому же в странах ЕС особое внимание уделяют проблемам экологии. Правительства многих стран стимулируют переход на новое энергосберегающее оборудование дотациями из бюджета. А некоторые государства, например, Великобритания, не оставляют выбора, законодательно принуждая использовать наиболее экономичную и эффективную технику при установке нового оборудования.

Однако в России конденсационные котлы пока не получили широкого распространения по ряду объективных причин.

Во-первых, они дорогие, а не каждый потребитель готов единовременно выложить кругленькую сумму, которая вернется в виде сэкономленных на топливе монет только в будущем. Во-вторых, в нашей стране энергоносители стоят существенно меньше, чем в Европе, что увеличивает срок окупаемости оборудования. В-третьих, для реализации преимуществ от инновационной техники нужна определенная культура эксплуатации, а она у нас, к сожалению, еще не всегда на должном уровне.

Тем не менее, они продаются в России, и практически все крупные поставщики импортного отопительного оборудования предлагают одну-две подобные модели.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
Классические водогрейные котлы утилизируют тепло от сгорания топлива при помощи теплообменника, передающего его теплоносителю. При этом отводимые в атмосферу продукты горения имеют среднюю температуру 120 градусов Цельсия. При сгорании углеводородов протекает химическая реакция, в результате которой образуются различные продукты сгорания и в том числе вода, которая моментально превращается в пар. Он без пользы выводитсянаружу и уносит до 11% (показатель для природного газа) тепла.

Конденсационная техника использует эту энергию, охлаждая и конденсируя водяные пары в специальном теплообменнике, — иными словами, отбирает у продуктов сгорания «скрытую» теплоту парообразования. Для достижения более полной конденсации применяют самые разные конструкторские решения, мы рассмотрим их в описании конкретных моделей.

Подобные приборы применяют в любых системах водяного отопления, но важным фактором для возможности утилизации тепла конденсации является температура теплоносителя на входе и выходе из котла. От этого зависит, какую долю от суммарного годового времени эксплуатации занимает режим конденсации, экономящий расход энергоносителя.

Конденсация водяного пара, содержащегося в отходящих газах, происходит только при определенной температуре. Она максимальна, когда температура отопительной воды ниже точки росы (около 57 градусов Цельсия). Чем она ниже этого уровня, тем больше пара будет сконденсировано и больше тепла продуктов сгорания передано теплоносителю, а значит, КПД котла будет выше. Для повышения эффективности котла при проектировании системы отопления необходимо чтобы он работал при низких температурах теплоносителя. Например, при эксплуатации конденсационника в температурном режиме 80/60 градусов Цельсия (подача/обратка) количественная конденсация водяного пара минимальная, и эффективность прибора при этом примерно 98%, в то время как у классического газового — 92%, то есть разница не так велика. Другое дело, если температура теплоносителя 50/30 градусов Цельсия. Тогда конденсационный режим задействуется в полной мере, и эффективность достигнет 107-109%.

Таким образом, лучше всего котел работает в низкотемпературном режиме. Этому условию в полной мере отвечают системы «теплых полов». При желании низкотемпературным можно сделать и радиаторный контур, но при этом придется увеличить площадь радиаторов. Дополнительную экономию обеспечит терморегулирующая арматура.

При правильном проектировании системы отопления конденсационный котел способен сэкономить до 17% топлива по сравнению с современнымитрадиционными моделями, а также снизить объем эмиссионных выбросов до 70%. Однако проблему энергосбережения нужно решать комплексно, и это касается не только отопительного оборудования, но и всей конструкции дома. Поставьте самый современный котел, но если система отопления не будет ему соответствовать, то никакого толка из этого не выйдет, и экономии не получится.

МОЛНИЯ!
При проектировании системы отопления, а именно при создании системы водоотвода следует учитывать, что конденсат является слабокислым (рН<7). Если мощность теплогенератора невелика, то его в принципе можно сливать непосредственно в канализацию — его нейтрализуют слабощелочные растворы, образующиеся в результате применения бытовых моющих средств. Для мощного оборудования потребуются специальные устройства, нейтрализующие кислый конденсат перед его сливом в канализацию.

ЭТОТ ПОПУЛЯРНЫЙ ГАЗ
Конденсационные котлы бывают газовыми и жидкотопливными, и их эксплуатационные характеристики серьезно разнятся.

Во-первых, у котлов, работающих на природном газе, конденсационная способность выше, чем у жидкотопливных, поэтому они эффективнее.

Во-вторых, в отличие от солярки в газе содержится незначительное количество серы. То есть в газовом конденсационном котле коррозия дымоотводящих элементов, неизбежная при контакте с сернокислым конденсатом, меньше, чем в аналогичном жидкотопливном аппарате. И утилизация конденсата в этом случае менее проблематична.

В-третьих, точка росы (температура парогазовой смеси, при которой наступает состояние насыщения водяного пара и выпадение его в виде росы) у природного газа выше, чем у жидкого топлива, что обеспечивает конденсацию даже при относительно высокой температуре обратной линии и, следовательно, более широкий диапазон рабочих температур, когда возможен отбор теплоты у отводящих газов.

По этим причинам наиболее популярны именно газовые конденсационные аппараты.

По вышеописанным причинам отношение к конденсационной технике среди отечественных специалистов неоднозначно. Одни активно продвигают ее, отдавая должное инновационным сберегающим технологиям.
Другие критикуют, полагая, что ее использование не оправданно в средних и северных широтах (то есть на большей части России), а эксплуатация требует совершенно другого уровня подготовки инженерных коммуникаций и квалификации обслуживающего персонала, чем те, что доступны в большинстве случаев.

Очевидно, что в определенном смысле правы и те и другие, и что обе стороны блюдут свои маркетинговые интересы. Чтобы быть объективными, мы попытались представить две точки зрения, предоставив читателю возможность сделать выводы самостоятельно. Официальной придерживаются все представители производителей, выпускающих конденсационные котлы, поэтому в нашей статье она безлична.
В качестве оппонента мы попросили выступить руководителя отдела технической поддержки и сервиса Группы компаний «Теплоимпорт» Андрея Ковалева.

– Андрей, понятно, что для конденсации водяного пара из отводящих газов необходимы конструктивные изменения котельного оборудования. Насколько они существенны и как удорожают аппарат?

– Нельзя сказать, что разработчики взяли традиционный котел, «накинули» на него еще один теплообменник или изменили конструкцию основного и получили конденсационный аппарат. Например, из-за того, что конденсат с растворенным в нем углекислым газом вызывает коррозию стали и чугуна, в конструкции приходится использовать коррозийностойкие легкие сплавы и нержавеющие стали, вовсе не дешевые. Из основных узлов не претерпели изменений только газовый блок и корпус.

Остальные системы — гидравлика, управление, обеспечение безопасности и прочее — тоже были серьезно переработаны. Все это, безусловно, увеличило цену изделия. Конденсационный котел практически вдвое дороже традиционного. Кроме того, помимо самого аппарата в затратную смету приходится вносить стоимость установки, соизмеримую со стоимостью котла.

– Оправдает ли себя покупка?

– По моему мнению, выигрыш в мощности теряется на фоне стартовых и эксплуатационных затрат. Грубо говоря, потратив на приобретение и установку конденсационного котла сумму, вдвое большую, чем на традиционный, максимум, что удастся выиграть, — 10% производительности. И то эта цифра во многом зависит от правильности использования оборудования. Например, если установить конденсационный котел в традиционную радиаторную систему отопления, то выигрыш по сравнению с обычным агрегатом едва ли достигнет пары процентов. Здесь уместно сравнение со спортивным автомобилем — его преимущества проявляются только на ровной дороге и в хорошую погоду.

– Почему же в Европе на эту «пару» процентов обращают такое внимание?

– Потому что там другие условия эксплуатации: не бывает таких морозов, и обогрев в основном ведется «теплыми полами». У нас же, если не поставить радиатор под окном, то оно промерзнет, поэтому «теплые полы» используют только как добавление к обычной системе — в ванной, в кухне и т.д. Кстати, на просторах нашей родины есть районы с мягким климатом (например, Сочи), там конденсационные котлы будут вполне уместны.

– Из школьного курса физики все помнят, что КПД любого устройства никак не может быть выше 100%. Однако в проспектах и каталогах с описанием конденсационных котлов фигурируют цифры на уровне 110%. Неужели изобретен perpetuum mobile?

– Понятно, что это — рекламная уловка. А объяснение такое: существуют теплотворные способности двух типов. Так называемая высшая теплотворная способность показывает общее количество тепла, выделяющегося в результате химической реакции при сгорании топлива.

При этом часть теплоты расходуется на испарение воды, которое в нем содержится, что не учитывается в низшей теплотворной способности. Таким образом, высшая теплота сгорания — это низшая плюс теплота конденсации.

Величину теплового КПД определяют как отношение полезной теплоты к общей теплотворной способности. Но изначально так сложилось, что КПД традиционных газовых котлов рассчитывали по низшей теплоте сгорания, что в принципе некорректно с точки зрения физики.

Это был своего рода маркетинговый ход — получались красивые цифры, и всем это нравилось. Когда появились конденсационные котлы, то, чтобы иметь возможность сопоставить их с обычными, для расчета КПД стали брать ту же (низшую) теплоту сгорания. В итоге получилось, что конденсационный котел за счет конденсации водяного пара и более глубокого охлаждения продуктов сгорания имеет КПД примерно на 15% выше, чем традиционный, а в сумме это составляет больше 100%.

Если же рассчитать эффективность традиционных котлов «по полной программе» и учесть все потери, в том числе связанные с высокой температурой отводящих газов, тепловым излучением и другими факторами, получится КПД на уровне 70%, а то и ниже. КПД конденсационников по этой формуле выйдет на уровень 90%.

– Как в Европе решают проблему утилизации конденсата?

– Начнем с того, что там существуют специальные системы канализации. У нас же ничего подобного нет, и вряд ли что-то изменится в ближайшее время.

– Получается, устанавливая обычный котел, пользователь сталкивается с одной проблемой — избавиться от выхлопа. Конденсационный рождает две: удалить продукты сгорания и конденсат?

– Точно, причем первая давно решена, а вторая намного серьезнее, особенно в случае, если котел используют для поквартирного отопления. К тому же российские нормы не разрешают слив конденсата в канализационную систему, и если пользователь это делает, то только на свой страх и риск.

Еще важно отметить, что при замене старой модели котла на конденсационную придется уменьшить поперечное сечение дымоходной трубы. При этом дымоход должен быть выложен сертифицированными трубами из пластмассы, керамики или стекла, чтобы оседающая в нем сконденсированная влага могла стекать, не нанося ему вреда.

– Как вы оцениваете перспективы жидкотопливных конденсационных котлов?

– Честно говоря, даже не задумывался над этим. Вообще-то именно в газовых моделях принцип конденсации реализуется наиболее эффективно, поэтому логично предположить, что конденсационные жидкотопливные котлы вряд ли получат широкое распространение.

Если же проводить аналогию с традиционными (не конденсационными) котлами, то газовые модели гораздо популярнее жидкотопливных, потому что они есть и в настенном, и в напольном исполнении, а жидкотопливные — только напольные. К тому же для хранения жидкого топлива нужно устраивать специальный резервуар, удовлетворяющий требованиям противопожарной безопасности.

– В связи с тем, что европейские производители постепенно переходят на выпуск конденсационных котлов, не получится ли так, что наш рынок начнет испытывать дефицит в традиционных моделях?

– Не думаю. Существует такая практика: если европейские производственные линии перестраиваются под требования своего рынка (в данном случае — под возросший спрос на конденсационную технику), то традиционные модели начинают собирать поближе к потребителю — там, где есть перспектива сбыта. Поэтому сегодня в России представлено много котельного оборудования, собранного в Турции и странах Восточной Европы. Что касается нашего поставщика, то Biasi никуда не собирается переносить производство ни традиционных, ни конденсационных моделей, так как оно экономически выгодное.

Обзор конденсационных котлов в формате pdf можно посмотреть в журнале «Всё стройки и ремонта» серии «Потребитель» №35’2006

Декабрь 2006 г.