Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Конденсационные котлы - это водонагреватели, работающие на газе или масле. Они достигают высокой эффективности (обычно более 90% при более высокой теплотворной способности ) за счет конденсации водяного пара в выхлопных газах и, таким образом, рекуперации скрытой теплоты испарения , которая в противном случае была бы потрачена впустую. Этот конденсированный пар покидает систему в жидком виде через дренаж. Во многих странах использование конденсационных котлов является обязательным или поощряется финансовыми стимулами.

Принципы работы [ править ]

В обычном котле сжигается топливо, и образующиеся горячие газы проходят через теплообменник, где большая часть их тепла передается воде, тем самым повышая температуру воды.

Одним из горячих газов, образующихся в процессе сгорания, является водяной пар (пар), образующийся при сжигании водорода, содержащегося в топливе. Конденсационный котел извлекает дополнительное тепло из отходящих газов путем конденсации водяного пара в жидкую воду, таким образом восстанавливая скрытую теплоту парообразования. Типичное повышение эффективности может достигать 10–12%. [ необходима цитата ] Хотя эффективность процесса конденсации варьируется в зависимости от температуры воды, возвращающейся в котел, он всегда, по крайней мере, так же эффективен, как котел без конденсации.

Образующийся конденсат является слабокислым (3-5 pH), поэтому в местах, где присутствует жидкость, необходимо использовать подходящие материалы. Алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь чаще всего используются при высоких температурах. В районах с низкими температурами наиболее экономичны пластмассы (например, ПВХ и полипропилен ). [1] Производство конденсата также требует установки системы отвода конденсата из теплообменника. В типовой установке это единственное различие между конденсационным и неконденсатным котлом.

Для экономичного изготовления теплообменника конденсационного котла (и для удобства управления устройством при установке) предпочтение отдается минимальному практическому размеру его мощности. Такой подход привел к созданию теплообменников с высоким сопротивлением на стороне горения, часто требующим использования вентилятора горения для перемещения продуктов через узкие проходы. Это также имело то преимущество, что обеспечивало энергию для дымовой системы, поскольку вытесняемые газы сгорания обычно имеют температуру ниже 100 ° C (212 ° F) и, как таковые, имеют плотность, близкую к воздуху, с небольшой плавучестью. Вентилятор внутреннего сгорания помогает откачивать выхлопные газы наружу.

Использование [ править ]

Конденсационные котлы в настоящее время в значительной степени заменяют более ранние, традиционные конструкции в системах центрального отопления в Европе и, в меньшей степени, в Северной Америке . Нидерланды была первой страной , принять их в целом. [2] [3] В Европе за их установку решительно выступают группы давления и правительственные органы, заинтересованные в сокращении потребления энергии. В Соединенном Королевстве , например, все новые газовые котлы центрального отопления, установленные в Англии и Уэльсе с 2005 года, должны быть высокоэффективными конденсационными котлами, если только нет исключительных обстоятельств [ необходима цитата ]; те же правила применяются к котлам, работающим на жидком топливе, с апреля 2007 года ( системы центрального отопления с теплым воздухом освобождены от этих правил). В Соединенных Штатах существует федеральная налоговая льгота на установку конденсационных котлов и дополнительные скидки от энергетических компаний в некоторых штатах. В Западной Канаде поставщики энергии теперь предлагают скидки на электроэнергию, когда эти системы устанавливаются в многоквартирных домах. Снижение цен на природный газ в Северной Америке привело к [ править ] увеличилась модернизация существующих котельных установок с конденсацией оборудования.

Эффективность [ править ]

Производители конденсационных котлов заявляют, что может быть достигнута тепловая эффективность до 98% [4] по сравнению с 70% -80% в обычных конструкциях (на основе более высокой теплотворной способности топлива). Типичные модели предлагают КПД около 90%, что выводит большинство марок конденсационных газовых котлов в самые высокие категории по энергоэффективности. В Великобритании это SEDBUK (сезонная эффективность бытовых котлов в Великобритании) [5] Рейтинг эффективности Band A, в то время как в Северной Америке они обычно получают логотип Eco и / или сертификат Energy Star .

Рабочие характеристики котла основаны на эффективности теплопередачи и сильно зависят от размера / мощности котла и размера / мощности эмиттера. Дизайн и установка системы имеют решающее значение. Согласование излучения с мощностью бойлера в британских тепловых единицах / час и учет расчетных температур излучателя / радиатора определяет общую эффективность системы отопления помещений и бытовой воды.

Одна из причин снижения эффективности заключается в том, что конструкция и / или реализация системы отопления обеспечивает температуру возвратной воды (теплоносителя) в котле выше 55 ° C (131 ° F), что предотвращает значительную конденсацию в теплообменнике. [6] Можно ожидать, что лучшее обучение установщиков и владельцев повысит эффективность до лабораторных значений, о которых сообщают. Министерство природных ресурсов Канады [7]также предлагает способы более эффективного использования этих котлов, такие как объединение систем отопления помещений и воды. Некоторые котлы (например, Potterton) могут переключаться между двумя температурами подачи, такими как 63 ° C (145 ° F) и 84 ° C (183 ° F), только первый из них «полностью конденсируется». Однако котлы обычно устанавливаются с более высокой температурой подачи по умолчанию, потому что накопитель горячей воды для бытового потребления обычно нагревается до 60 ° C (140 ° F), и это занимает слишком много времени, чтобы достичь температуры подачи всего на три градуса выше. Тем не менее, даже частичная конденсация более эффективна, чем традиционный котел.

Большинство котлов без конденсации можно заставить работать с конденсатом путем простых изменений регулирования. Это значительно снизит расход топлива, но быстро приведет к разрушению любых компонентов из низкоуглеродистой стали или чугуна обычного высокотемпературного котла из-за коррозионной природы конденсата. По этой причине большинство теплообменников конденсационных котлов изготавливаются из нержавеющей стали или сплава алюминия и кремния. Внешние экономайзеры из нержавеющей стали могут быть дооснащены котлами без конденсации, чтобы позволить им достичь эффективности конденсации. Клапаны контроля температуры используются для подачи горячей воды в обратку, чтобы избежать теплового удара или конденсации внутри котла.

Чем ниже температура возврата к котлу, тем больше вероятность, что он будет работать в режиме конденсации. Если температура обратки поддерживается ниже примерно 55 ° C (131 ° F), котел должен оставаться в режиме конденсации, поэтому низкотемпературные системы, такие как теплые полы и даже старые чугунные радиаторы, хорошо подходят для данной технологии.

Большинство производителей новых бытовых конденсационных котлов выпускают базовую систему управления «на все случаи жизни», в результате которой котел работает в конденсационном режиме только при начальном нагреве, после чего КПД падает. Этот подход должен по-прежнему превосходить подход к более старым моделям (см. Следующие три документа, опубликованные Building Research Establishment: информационные документы 10-88 и 19-94; листок с общей информацией 74; ​​дайджест 339. См. Также руководство по применению AM3 1989: конденсационные котлы от Сертифицированный институт инженеров по обслуживанию зданий).

Контроль [ править ]

Управление бытовым конденсационным котлом имеет решающее значение для обеспечения его наиболее экономичной и топливной экономичности.

Практически все имеют модулирующие горелки. Горелки обычно управляются встроенной системой со встроенной логикой для управления мощностью горелки в соответствии с нагрузкой и обеспечения наилучшей производительности.

Надежность [ править ]

Утверждается, что конденсационные котлы имеют репутацию менее надежных и могут также пострадать, если с ними будут работать монтажники и сантехники, которые могут не понимать их работу. [8] Утверждения о ненадежности опровергаются исследованиями, проведенными британским исследовательским институтом строительства (см. Строительное исследовательское учреждение ).

В частности, проблема «шлейфа» возникла при ранних установках конденсационных котлов, в которых белый шлейф конденсированного пара (в виде крошечных капелек) становится видимым на выходе из дымохода. Хотя видимый шлейф не имел значения для работы котла, он был эстетической проблемой, которая вызвала большое сопротивление конденсационным котлам.

Более серьезная проблема - это небольшая (pH 3-4) кислотность жидкого конденсата. Там, где он находится в непосредственном контакте с теплообменником котла, особенно для тонких алюминиевых листов, это может вызвать более быструю коррозию, чем у традиционных котлов без конденсации. В более старых котлах, возможно, также использовались толстые литые теплообменники, а не листовые, которые имели более медленную постоянную времени срабатывания, но также были устойчивы из-за своей массы к любой коррозии. Кислотность конденсата означает, что можно использовать только некоторые материалы: подходят нержавеющая сталь и алюминий, а не углеродистая сталь, медь или чугун. [9] Плохие стандарты проектирования или строительства могли сделать теплообменники некоторых ранних конденсационных котлов менее долговечными.

Настоятельно рекомендуется первоначальное тестирование и ежегодный контроль теплоносителя в конденсационных котлах с теплообменниками из алюминия или нержавеющей стали. Поддержание слабощелочной (pH от 8 до 9) жидкости с помощью антикоррозионных и буферных средств снижает коррозию алюминиевого теплообменника. Некоторые профессионалы считают, что конденсат, образующийся на стороне сгорания теплообменника, может вызвать коррозию алюминиевого теплообменника и сократить срок службы котла. Статистических данных пока нет, так как конденсационные котлы с алюминиевыми теплообменниками используются недостаточно долго.

Строительное научно-исследовательское учреждение [ править ]

Building Research Establishment , которая является крупным научным органом Великобритании для строительной индустрии, выпустила листовку на внутренних конденсационных котлов. По данным Строительного научно-исследовательского центра:

  • современные конденсационные котлы столь же надежны, как и стандартные котлы
  • конденсационные котлы не сложны в обслуживании и не требуют более частого обслуживания
  • обслуживание не дорогое; единственная (второстепенная) дополнительная задача - проверить исправность слива конденсата
  • конденсационные котлы несложно установить
  • при любых условиях эксплуатации конденсационные котлы всегда эффективнее стандартных котлов [10]

Выхлоп [ править ]

Конденсат, выходящий из конденсационного котла, является кислым , с pH от 3 до 4. Конденсационным котлам требуется дренажная труба для конденсата, образующегося во время работы. Он состоит из короткой полимерной трубы с пароуловителем, предотвращающим попадание выхлопных газов в здание. Кислотный характер конденсата может вызывать коррозию чугунных водопроводов, канализационных труб и бетонных полов, но не представляет опасности для здоровья людей. Нейтрализатор, обычно состоящий из пластикового контейнера, заполненного мраморным или известняковым заполнителем или «крошкой» (щелочной), может быть установлен для повышения pH до приемлемого уровня. Если самотечный дренаж недоступен, необходимо также установить небольшой конденсатный насос, чтобы поднять его в надлежащий дренаж.

Первичный и вторичный теплообменники изготовлены из материалов, которые выдерживают эту кислотность, обычно из алюминия или нержавеющей стали. Поскольку конечный выхлоп из конденсационного котла имеет более низкую температуру, чем выхлоп из атмосферного котла: 38 ° C (100 ° F) против 204 ° C (400 ° F), всегда требуется механический вентилятор для его удаления, с дополнительным Преимущество использования низкотемпературных выхлопных труб (обычно ПВХв бытовых применениях) без изоляции или обычных дымоходов. Действительно, использование обычного каменного дымохода или металлического дымохода строго запрещено из-за коррозионной природы дымовых продуктов, за заметным исключением специальной нержавеющей стали и алюминия в некоторых моделях. Предпочтительным / распространенным материалом для вентиляции большинства конденсационных котлов, доступных в Северной Америке, является ПВХ, за которым следуют АБС и ХПВХ. Полимерная вентиляция обеспечивает дополнительное преимущество гибкости места установки, включая вентиляцию боковой стенки, что позволяет избежать ненужных проникновений в крышу.

Стоимость [ править ]

Конденсационные котлы до 50% дороже в покупке и установке, чем традиционные котлы в Великобритании и США. Однако по состоянию на 2006 г. , по ценам Великобритании, дополнительные затраты на установку конденсационного котла вместо обычного котла должны быть возмещены примерно за 2–5 лет за счет более низкого расхода топлива (для проверки см. Следующие три документа, опубликованные Building Research Establishment: Информация Документы 10-88 и 19-94; листок с общей информацией 74; ​​дайджест 339; см. Также тематические исследования в Руководстве по применению AM3 1989: Конденсационные котлы от Дипломированного института инженеров по обслуживанию зданий) и 2–5 лет [ необходима ссылка ]по ценам США. Точные цифры будут зависеть от эффективности исходной котельной установки, схемы использования котла, затрат, связанных с установкой нового котла, и от того, как часто система используется. Стоимость этих котлов снижается по мере того, как вступает в силу массовый выпуск, навязанный правительством, и производители снимают старые, менее эффективные модели, но стоимость производства выше, чем у старых типов, поскольку конденсационные котлы более сложны.

Повышенная сложность конденсационных котлов заключается в следующем:

  • увеличенный размер теплообменника или добавление второго теплообменника (важно, чтобы теплообменники были спроектированы так, чтобы быть устойчивыми к кислотному воздействию «влажных» дымовых газов)
  • Необходимость в дымоходе с вентилятором (поскольку более холодные дымовые газы имеют меньшую плавучесть). Однако многие котлы без конденсации также имеют эту функцию.
  • поскольку более холодные дымовые газы производят конденсат, его необходимо слить, и поэтому котлы должны быть подключены к канализации или канализации.

Что касается современных котлов, то других отличий между конденсационными и неконденсирующими котлами нет.

Надежность, а также первоначальная стоимость и эффективность влияют на общую стоимость владения. Одна крупная независимая британская сантехническая фирма заявила в 2005 году, что она сделала тысячи обращений для ремонта конденсационных котлов, и что выбросы парниковых газов от ее фургонов, вероятно, больше, чем экономия, полученная в результате перехода на экологически безопасные котлы. [8] Однако в той же статье указывается, что Информационный совет по вопросам отопления и горячего водоснабжения вместе с некоторыми установщиками обнаружили, что современные конденсационные котлы столь же надежны, как и стандартные котлы.

Галерея [ править ]

  • Конденсационный котел

  • Конденсационный паровой котел

  • Конденсационный котел

  • Выхлоп из нержавеющей стали с конденсатом

См. Также [ править ]

  • Энергоэффективность в британском доме
  • OpenTherm

Ссылки [ править ]

  1. ^ День, Энтони; и другие. (2003). «Дымоходы для конденсационных котлов». Системы отопления: установка и управление . Оксфорд, Англия: Блэквелл. п. 161 . ISBN 0-632-05937-0.
  2. ^ «Применение конденсационных котлов в Нидерландах» . Архивировано из оригинального 15 апреля 2014 года . Проверено 30 сентября 2012 года .
  3. ^ Нефит Б.В.
  4. ^ Газовые котлы Viessmann
  5. ^ Седбук
  6. ^ "Ускоритель Micro-CHP Carbon Trust" . Архивировано из оригинального 28 марта 2014 года . Проверено 18 июля 2012 года .
  7. ↑ Управление энергоэффективности, Природные ресурсы Канады. Архивировано 23 февраля 2006 г. в Wayback Machine.
  8. ^ a b Газета Guardian: Новый котел, который вызывает жаркий спор. 2 апреля 2005 г.
  9. ^ Джейсон Р. Функ. «Основы котла» (PDF) . Hughes Machinery. С. 50–51. Архивировано из оригинального (PDF) 21 апреля 2016 года . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  10. ^ «GIL74 - Бытовые конденсационные котлы: преимущества и мифы» . Строительный научно-исследовательский центр.

Внешние ссылки [ править ]

  • Европейское патентное ведомство. Патент на удаление конденсата без дренажа.
  • Страница конденсационных котлов на сайте Национального энергетического фонда Великобритании
  • Сравнение различных котельных систем, доступных в Северной Америке, на веб-сайте Natural Resources Canada.
  • Разобранная схема конденсационного котла (Malvern Boilers 30) (файл pdf - 71 КБ)
  • О конструкции бытовых конденсационных газовых котлов