Kondenzační kotel: v čem je háček?

Technologie kondenzačního ohřevu, která, jak název napovídá, využívá fenoménu kondenzace, se ukázala jako účinnější než zařízení s přímým spalováním, která nevyužívají latentní teplo výfukových plynů. proč tomu tak je? Jak můžeme spotřebitelům jednoduše vysvětlit vliv použití kondenzace ve vztahu ke kotlům? Jak dochází k přímým úsporám a snižování spotřeby energie, jako je plyn?

Využití tepla z přímého spalování organických paliv (například dřeva v ohni) provází lidstvo od jeho počátku. Dalo by se dokonce říci, že oheň a jeho vědomé „užitečné“ využívání je jedním z hlavních rozlišovacích znaků člověka od zvířat. A hned od prvních zkušeností s využitím tepla z ohně vyvstala otázka efektivity využití paliva.

Prokázaná účinnost využití tepla z ohně k vaření nebo topení je menší než 4 %. Plynový sporák přenese na nádobí maximálně 30 % energie obsažené v plynu. Plynové vytápění teplovodní kotle (sloupy) zajišťují účinnost. maximálně do 95 %. Plynová kondenzační topná zařízení dokážou z plynu „vymáčknout“ 108 % energie, která je směřována do topné vody. Kvůli čemu?

První je způsobena „koncentrací“ tepla obsaženého ve výfukových plynech (kouři) pro užitečnou výměnu tepla s chladicí kapalinou (například s vodou pro vytápění nebo zásobování teplou vodou).

Druhým je snížení přímých tepelných ztrát samotného chladiva. Je to podobné, jako když na hrnec s vodou nasadíte poklici, abyste udrželi teplo, které pára odnáší, když se voda vaří.

Za třetí, díky využití skrytých, na první pohled nezřejmých, efektů, ke kterým dochází při spalování paliva a přechodu zplodin hoření (plynů) do jiného stavu agregace – například z plynu (páry) do kapaliny – tedy při kondenzaci. Je to podobné jako u druhého důvodu (přikrytí pánve poklicí), s tím rozdílem, že dochází k dalším procesům.

<em><strong>Latentní teplo</strong></em>

Při spalování organického paliva vzniká vodní pára (největší složka spalin) a řada dalších látek v plynném stavu. Co se stane s kapalinou (vodou) při zahřívání a s vodní párou při ochlazení (obrácený proces zahřívání)? Schéma na obr pomůže objasnit situaci. 1.

Rýže. 1. Latentní výparné/kondenzační teplo

Při ohřevu vody (viz schéma):

• A – B: voda se ohřeje z teploty 0°C na teplotu +100°C (veškeré teplo dodané vodě se využije ke zvýšení teploty);
• B – C: voda se vaří (veškeré teplo dodané vodě je využito k její přeměně na páru, teplota zůstává konstantní + 100°C, „latentní teplo“ přechodu do jiného stavu agregace – kapalná voda na páru – se ukládá do molekul vody);
• C – D: veškerá voda se proměnila v páru (vyvařila se) a nyní jde teplo ke zvýšení teploty páry.

Během chlazení (odvod tepla) se z páry uvolňuje latentní výparné teplo:

• C – B: pokud jsou spaliny ochlazeny (modrá šipka na obr. 1, odběr tepla je proces opačný než ohřev), pak za určitých podmínek začne vodní pára kondenzovat a uvolní se určité množství tepla (latentní teplo kondenzace vodní páry), rovnající se tomu, co bylo vynaloženo na odpařování při ohřevu, mínus – malé ztráty.

Pokud tedy vytvoříte podmínky, ve kterých horké plyny vznikající při spalování organického paliva (plynu) a ohřevu vody ve výměníku nejsou ihned odváděny, ale zadržovány a jsou vytvořeny podmínky, aby vodní pára v nich začala kondenzovat, pak můžete využít latentní teplo uvolněné při tomto procesu – směřuje k předehřívání vody. Tímto způsobem je energie ze spalování paliva využita mnohem plněji.

Potřeba vytvořit přídavný okruh, kde by docházelo ke kondenzaci a uvolňovalo a užitečně využívalo latentní teplo, se promítla do zásadního návrhu, který odlišuje tradiční plynové kotle od kotlů kondenzačních, viz Obr. 2.

Rýže. 2. Zásadní rozdíl mezi tradičními a kondenzačními plynovými kotli

Čím více vodní páry je ve zplodinách hoření, tím větší je rozdíl mezi vyšším a nižším spalným teplem paliva (Qн a Qв), které určuje, kolik latentního tepla se může uvolnit při kondenzaci. Množství vodní páry vznikající při spalování závisí na složení paliva. U plynového paliva (propan, butan, metan) je rozdíl mezi Qн a Qв od 7,7 % do 11,2 %; při spalování kapalného paliva (topný olej, motorová nafta, petrolej) je vyšší výhřevnost mnohem blíže nižší výhřevnosti – od 3,82 % do 4,51 %.

Obecně platí, že proces ohřevu chladicí kapaliny v konvenčním kotli se řídí následujícím vzorcem:

T — spaliny = 140-180°С; Qн (nižší výhřevnost) = 34 MJ/m3.

Využitím kondenzačního efektu je latentní teplo absorbováno druhým teplosměnným okruhem (předehřev vody), výrazně se snižuje teplota výfukových plynů a zvyšuje se účinnost využití energie obsažené v palivu:

CH₄ + 2O₂ (→spalování→) CO₂ + 2H₂O (zbytková pára + kapalina) + Qк + Qн;

T — spaliny = 40-70°С; Qк (latentní kondenzační teplo) + Qн = Qв (vyšší výhřevnost) = 38 MJ/m3.

Při spalování organického paliva vznikají i agresivní kyseliny (síra, dusík, sloučeniny uhlíku atd.), proto s tím konstrukce kondenzačního kotle počítá. Kondenzační a odvodňovací zóna pro kondenzát obsahující kyseliny je vyrobena z materiálu odolného vůči kyselinám, jako je nerezová ocel. Pro vytvoření optimálních kondenzačních podmínek je nutné řídit odtok spalin a jejich teplotu. To znamená, že kondenzační kotle obsahují určitou sadu zařízení pro automatickou regulaci. To vše zvyšuje náklady na konstrukci. Automatizace však umožňuje i sledování složení paliva a přísun optimálního množství vzduchu do spalovací zóny v závislosti na kvalitě plynu.

Kondenzační jednotky zpravidla pracují v uzavřených systémech – voda vstupuje do kotle pro ohřev nikoli přímo z potrubí studené vody, ale po průchodu celým systémem zpětným potrubím („zpátečka“), Obr. 3. Za tímto účelem je v systému organizován nucený, ale regulovaný oběh, kterého je dosaženo díky tzv oběhová čerpadla a jejich řídicí systém. Tato čerpadla jsou k dispozici se stupňovitou a plynulou (bezstupňovou) regulací. Čím nižší je teplota vratné vody v kotli, tím více tepla se uvolňuje z kondenzace.

Rýže. 3. Směr zpětného toku u kondenzačního kotle

To také znamená, že kondenzační kotel má „zájem“ o to, aby topný nebo teplovodní systém fungoval efektivně, aby vzniklé teplo bylo maximálně „odebíráno“ následnými teplosměnnými zařízeními a kotel sám neprodukoval přebytečné teplo. K tomu musí automatika sledovat stav chladicí kapaliny v samotném systému, její spotřebu a také měnit („modulovat“) topný výkon samotného kotle, tedy regulovat dodávku spáleného paliva. Aby tedy automatika kotle zůstala v efektivním kondenzačním režimu, hlídá účinnost a hospodárnost celého systému. Srovnávací testy prokázaly, že běžné kondenzační kotle jsou minimálně o 15 % účinnější než nejmodernější kotle tradiční konstrukce.

Řízení účinnosti spalování v kondenzačních kotlích v různých režimech (10násobná změna výkonu) zvyšuje účinnost, výrazně zvyšuje hloubku využití energie paliva, téměř zcela eliminuje emise nespáleného nebo nedokonale spáleného paliva, snižuje emise těkavých toxických látek nebo skleníkových plynů 5-7krát a obecně umožňuje ušetřit až 35 % plynu během topné sezóny, viz obr. 4.

Rýže. 4. Diagram účinnosti tradičního a kondenzačního kotle v různých režimech

Rozdíl v účinnosti je patrný zejména tehdy, když kotel nepracuje na plný výkon – v „teplé“ zimě nebo mimo sezónu. Automatika kotle zároveň poskytuje další komfort jak z hlediska teplotního režimu v místnosti, tak z hlediska údržby a regulace provozu kotle jeho majitelem.

<em><strong>Kondenzační plynový kotel pro individuální potřeby</strong></em>

Co jsou moderní kondenzační kotle? Například nástěnné plynové kondenzační kotle řady ALTEAS ONE od společnosti Ariston jsou vysoce spolehlivým zařízením, jehož kvalita zpracování a vysoké vlastnosti jsou potvrzeny a certifikovány autoritativní mezinárodní organizací TÜV Rheinland Group. Kotle mají jednotný výkon 24, 30, 35 kW a také nový, patentovaný výměník XtraTech s 10letou zárukou* s teplosměnnou plochou zvětšenou téměř 1,5krát.

Automatika kotle zajišťuje vysokou účinnost až 109,8% díky automatickému přizpůsobení parametrům plynu, modulaci výkonu 1:10, nastavitelným čerpadlům. Konstrukce kotle má vysokou tepelnou izolaci se speciálními panely, které zároveň snižují hlučnost.

Ke kotli je dodáváno prostorové čidlo CUBE pro sledování vnitřního prostředí a venkovní čidlo regulace závislé na počasí. Chytré řízení závislé na počasí je podporováno bezdrátovým přenosem dat díky vestavěnému systému dálkového ovládání AristonNet a prostřednictvím protokolu BusBridgeNet ® je podporována i komunikace s dalšími systémy inteligentní domácí automatizace a klimatizace. Automatizace má funkce „Auto“, „Komfort“ a možnosti programování pro individuální nastavení, přizpůsobení a optimalizaci provozu. Matricový displej a dotykové ovládání s intuitivním menu je umístěno za skleněným vnějším panelem, což dodává výrobku s kompaktními rozměry (745 × 400 × 315 mm) moderní vzhled s „Hi-Tech“ designem, viz obr. 5. Celkově je ALTEAS ONE od Aristonu dobrou volbou nástěnného plynového kondenzačního kotle pro domácí účely.

Rýže. 5. Moderní nástěnný plynový kondenzační kotel ALTEAS ONE od firmy Ariston

<em><strong>Kondenzační kotel pro komerční a komunální aplikace</strong></em>

Nástěnné kotle jsou výhodné i pro systémy s vyšším výkonem. To šetří místo v technických místnostech, kde je umístěn topný systém. Výkonnější systémy lze použít pro rezidenční, komerční účely – v hotelech, restauracích, kancelářských centrech, sportovních a veřejných budovách atd.

Video. Závěsný kondenzační plynový kotel

Důležitou vlastností je zde možnost zapojení kotlů do kaskády. Současně v závislosti na počasí a potřebě teplé vody je systém schopen vypínat kotle, které v tuto chvíli nejsou potřeba (sledování zdrojů a rovnoměrnosti provozu každé jednotky v kaskádě), a spoléhajíc se na hlubokou modulaci jedné jednotky, nutí celý systém pracovat v nejúčinnějším a nejhospodárnějším režimu.

K tomuto účelu se nejlépe hodí kotle s jednotkovým výkonem 45, 65, 85, 100, 115 a 150 kW, viz Obr. 6. Díky modulaci 1:4, regulaci v závislosti na počasí, účinnému a spolehlivému nerezovému výměníku tepla se zvýšeným průřezem je celková účinnost jedné jednotky dosahuje 108 %.

Rýže. 6. Vysoce výkonné kotle řady Genus Premium Evo HP od Aristonu pro provoz v kaskádě

Navíc lze do jedné kaskády zapojit až 8 kotlů a vytvořit systém s instalovaným výkonem až 1200 kW, stabilně pracující s výkonem 37,5 kW. LCD displej s intuitivním menu, dálkové ovládání AristonNet**, podpora síťových protokolů díky BusBridgeNet ®, funkce Auto a Comfort, možnost spolupráce s dalšími inteligentními řídicími systémy umožní zákazníkovi získat kompaktní systém vytápění a úpravy teplé vody s nejekonomičtějšími charakteristikami pro použití plynu. Systémy s malým jednotkovým výkonem kotlů Genus Premium Evo HP (45-65 kW) se vyznačují nízkou hlučností díky 2rychlostnímu čerpadlu.

Výhody systémů vytápění a zásobování teplou vodou s plynovými kondenzačními kotli jsou odborníkům zřejmé. Je však důležité srozumitelně vysvětlit potenciálnímu zákazníkovi přednosti kondenzačních kotlů oproti klasickým plynovým kotlům a zjednodušeně popsat fyzikální principy činnosti tohoto zařízení.

*Podléhá roční údržbě autorizovaného servisního střediska Ariston.
** V závislosti na instalaci jednoho kotle.

Důležitější články a novinky na kanálu Telegram a krásná videa na kanálu Youtube a TikTok. Udělejte to!

Klasický plynový kotel ohřívá chladicí kapalinu procházející výměníkem tepla z plamene hořáku. Produkty spalování, které jsou odváděny komínem, obsahují vodní páru. Kondenzační kotel, na rozdíl od tradičního využívá nejen teplo vznikající spalováním plynu, ale také teplo kondenzátu – ochlazené vodní páry.

Toto je „trik“ kondenzačního kotle: vrací teplo vodní páry do topného systému, ohřívá z něj chladicí kapalinu vratného potrubí a teprve poté jej ohřívá hořákem. To znamená, že kotel vynakládá méně úsilí na vytápění a šetří palivo. Zisk účinnosti (faktor účinnosti) kotle: 16 %.

Úspora je důležitější než kdy jindy. Celý svět se honí za úsporami energie a prostý soukromý majitel domu není výjimkou: kdo by odmítl platit méně? Nejprve ale musíte zjistit, jak velký je přínos. Kdy se objevuje a jaké ztráty se za tím skrývají? Vždyť topný systém by měl být posuzován na základě součtu všech parametrů!

Režim kondenzace ZAP

Teplo vodní páry se úspěšně využívá jen za určitých podmínek. Kondenzační kotel pracuje v kondenzačním (úsporném) režimu pouze tehdy, když je teplota chladicí kapaliny v přívodním potrubí nižší než +60 ºС! Optimální teplota náběhu/zpátečky pro kondenzační kotle: +40/30 °C. Čím nižší je teplota vratné vody, tím dokonalejší je kondenzace vodní páry. To znamená, že kotel je účinný pouze s nízkoteplotním topným systémem.

Režim kondenzace VYP

Aby se v místnosti objevil minimální konvekční průtok nutný pro efektivní vytápění, musí být výměník tepla ohřát na teplotu nad +61 ºС, optimálně a bezpečně – až do +82,5 ºС.

Pokud je však teplota chladicí kapaliny v přívodním potrubí topného systému od +61 do +82,5 ºС (vysokoteplotní systém), vodní pára nekondenzuje, protože je o něco teplejší nebo dokonce chladnější než „ vrátit“ vodu. Například teplotní graf: +82,5/70 ºС? Teplota „zpátečky“ je +70 ºС a vodní pára (chlazená v komíně) je asi +65 ºС. „Zpátečka“ je teplejší než pára. Co se děje? Pára neohřívá, ale naopak ochlazuje chladicí kapalinu zpětného potrubí, to znamená, že funguje na úkor topného systému. Režim kondenzace prostě neexistuje. „Čip“ přestane fungovat. To znamená, že kondenzační kotel se změní na kotel s normální účinností. Ve velmi drahém obyčejném kotli.

S čím končí majitel kondenzačního kotle?

Na jaře a na podzim využívá kondenzační režim: těží z latentní energie vodní páry. Ale když krutá ruská zima zaklepe na okna, musí se teplota topení zvýšit v rozsahu od +61 do +82,5 ºС (čím nižší je teplota na ulici, tím více se musí ohřívat chladicí kapalina) – a proces kondenzace se zastaví. Kotel nefunguje efektivně. Kočár se promění v dýni.

Jak zajistit kondenzační režim a vytápění domu aneb Násobení dvěma

Aby kotel mohl neustále pracovat v kondenzačním režimu, teplota „přívodního“ chladiva nemůže být zvýšena nad +60 ºС. Ale nechci v zimě mrznout. To znamená, že je třeba změnit další prvky topného systému. Budete muset vynásobit dvěma. jmenovitě – dvojnásobek:

• počet topných zařízení, protože při nízkých teplotách klesá výkon vodních konvektorů na polovinu;
• průměr potrubí (objem chladicí kapaliny);
• výkon oběhového čerpadla.

Nezapomínejte na nevyhnutelný nárůst spotřeby elektrické energie.

Jste připraveni na takové úpravy (a tedy investice) za účelem zvýšení účinnosti kotle o 16 %?

Nevýhody kondenzačních kotlů

1. Cena. Kondenzační kotle jsou mnohem dražší než tradiční plynové kotle stejného výkonu: budete muset vynaložit „extra“ 100 000 rublů.
2. Komínový materiál. K odvodu spalin se používají plastové komíny, které jsou odolné vůči agresivnímu kondenzátu. Ale plast, na rozdíl od oceli, ze které jsou vyrobeny komíny běžných kotlů, není vhodný pro vysokoteplotní podmínky – může se jednoduše deformovat.
3. Opravy a servis. Kondenzační kotle selhávají častěji než konvenční kotle, protože jsou konstrukčně složitější (pro práci s párou) a vysoce automatizované (nacpané vrtošivou elektronikou). Jejich oprava je dražší. Kondenzační kotle vyžadují složitější údržbu: čištění a proplachování.

Stojí to za to?

V Evropě, zejména v zemích s teplými zimami, má používání kondenzačních kotlů stále smysl. Včetně kvůli místním vysokým cenám plynu.

Ale v ruských realitách můžete ušetřit na vytápění pouze na podzim a na jaře. A v mrazivé zimě, pokud chcete držet krok s úsporou těchto notoricky známých 16 %, budete muset:

• koupit velmi drahý plynový kotel;
• utrácejte peníze za správný systém pro nízkoteplotní vytápění: nové konvektory, potrubí a čerpadla.

A čím tužší zima ve vašem regionu, tím obtížnější je využít „fintu“ kondenzačního kotle. Ušetřete alespoň něco, nemluvě o návratnosti své investice. Kondenzační kotel se bude splácet velmi dlouho. Pokud to samozřejmě vydrží až do „den zlomu“.

Co, co, jste si pamatovali o systému „teplé podlahy“? Ano, kondenzační kotel je ideální pro nízkoteplotní podlahové vytápění. Ale. používat drahý generátor tepla výhradně pro pohodlné chůzi po podlaze kuchyně nebo koupelny? Hm.

Máte otázky? Zeptejte se hned teď – volejte +7 (495) 108-7944, pište na [email protected]. Vždy rádi pomůžeme!