Конвекционные и конденсационные котлы: в чем разница?

Какой котел будете устанавливать: конвекционный или конденсационный? Этот вопрос часто ставит заказчика в тупик, поскольку истинную разницу между двумя типами данного оборудования знают далеко не все. А разница есть и немалая.

Конвекционные котлы – это традиционные газовые котлы с открытой (реже закрытой) топкой и теплообменником. Внешне они выглядят практически так же, как и конденсационные. Но последние почему-то дороже. Почему именно станет ясно, если заглянуть под кожух конденсационного котла.

В традиционных котлах температура продуктов сгорания настолько высока, что конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, не происходит. Часть тепловой энергии выходит в трубу, но зато вместе с, пусть и теплым, но агрессивным конденсатом.

Если вызвать конденсацию, образующегося при сжигании газа пара, который в традиционных котлах выходит через дымоход, то тем самым можно получить так называемую скрытую теплоту. Для конденсации необходимо понизить температуру продуктов сгорания. Эту идею помогла воплотить в жизнь технология сварки нержавеющей стали. До ее открытия, произвести конденсационный котел не представлялось возможным, поскольку незащищенный металл был сильно уязвим для агрессивной среды конденсата. Однако материалы, используемые для производства конденсационных котлов, а также сама технология сварки делает их дороже традиционных (конвекционных).

Конденсация пара. Чтобы вызвать конденсацию, находящегося в продуктах сгорания газа водяного пара, его температура должна опуститься ниже точки росы. Для природного газа температура конденсации составляет 56°, для сжиженного – 52°, а для жидкого топлива – 47°. Чтобы охладить продукты сгорания в конденсационных котлах предусмотрены специальные теплообменники. Некоторые модели имеют двухступенчатое понижение продуктов сгорания, и соответственно два теплообменника.

Конденсационные котлы бывают не только газовые, но и жидкотопливными. Однако газовые приборы более рентабельны, поскольку при сжигании газа образуется намного больше водяного пара. К тому же при сжигании жидкого топлива образуется много серы, которая придает конденсату очень агрессивные свойства, что в свою очередь заставляет использовать более дорогие материалы при изготовлении теплообменников. Тем не менее, такие котлы есть и их можно приобрести.

Отвод продуктов сгорания из традиционных котлов, которые чаще всего имеют закрытую камеру, осуществляется благодаря естественной тяге в дымоходе. Но для этого в помещение, где установлен котел, должен поступать компенсирующий объем воздуха.

Конденсационные котлы не могут обеспечить условия для возникновения достаточной естественной тяги, поскольку продукты сгорания охлаждены и имеют невысокую температуру. В таких котлах присутствует закрытая камера сгорания, а свежий воздух нагнетается принудительно при помощи вентилятора. Соответственно, создаваемое им избыточное давление, обеспечивает принудительный отвод газов. Благодаря закрытой топке газы не могут попасть в помещение, что делает работу таких котлов более безопасной. Продукты сгорания отводятся через коаксиальную трубу, которая также является и трубой для забора воздуха. Трубы котлов мощностью до 30 кВт могут выводиться через стену, а более мощные котлы подключаются к трубе, которая имеет выход выше крыши.

Важно понимать, что присутствие закрытой камеры сгорания еще не означает, что котел конденсационный. Традиционные котлы тоже могут иметь закрытую камеру сгорания и принудительную вентиляцию.

У конденсационных котлов КПД выше 100%. Такое заявление, по сути, противоречит закону сохранения энергии, открытому Майером еще в 19 веке. Однако превышение 100% происходит из-за устаревших методик расчета КПД для отопительного оборудования, во времена разработки которых, скрытая теплота не учитывалась. Первые конденсационные котлы появились в 80-х годах прошлого века. Тогда КПД рассчитывался таким образом, что за 100% принималась так называемая теплотворность топлива без учета фактора образования горячих водяных паров. Больше всего паров образуется при сжигании природного газа, благодаря чему он обладает скрытой теплотой до 11%. У пропана этот показатель ниже – 9%, а у жидкого топлива – только 6%. Таким образом, эффективность конденсационного принципа отбора тепла при сжигании природного газа будет почти вдвое выше, чем при сжигании дизтоплива.

Показатель теплоты прибавляется к теплотворной способности топлива, и получается, что у конденсационных котлов, работающих на природном газе, КПД = 111%, на сжиженном пропане – 109%, а на жидком топливе – 106%. Но это в теории. На практике эти показатели оказываются на 2-4% меньше из-за различных теплопотерь и неполного сгорания топлива.

Требования к системам с конденсационными и конвекционными котлами

Поскольку главным условием конденсации пара является низкая температура теплообменника, теплоноситель, который через него проходит, должен быть достаточно остывшим. Это условие обеспечивается большими и соответственно дорогими радиаторами отопления. Таким образом, не только котел конденсационного типа дороже, чем традиционный, но и сама система будет стоить больше. Если конденсационный котел эксплуатировать в системе с обычными радиаторами, то он не будет работать с заявленным КПД.

Мощность котла и радиаторов рассчитывается таким образом, чтобы система отопления могла обеспечить нагрев воздуха в помещениях на уровне 20°С в самые сильные морозы (согласно расчетной наружной температуры для конкретного региона).

Не так давно системы отопления проектировали с параметрами теплоносителя 90/70°С, но сегодня это 75/60°С. Однако даже такая температура является слишком высокой для конденсационных котлов. Они выходят на максимальный КПД при температуре теплоносителя 60/40°С. Но это не означает, что это условие обязательно. Дело в том, что максимально низкие наружные температуры случаются всего каких-то несколько дней в сезон, а все остальное время они выше, а значит и теплоноситель будет холоднее. Поэтому почти все время конденсация будет происходить эффективно даже в системах с температурой теплоносителя 75/60°С.

Конденсационные котлы целесообразно использовать в низкотемпературных системах отопления, например, таких, как теплые полы. В таком случае отдача котла будет максимальная.

Куда стекает конденсат? Образующиеся в процессе работы конденсационного котла жидкие продукты отводятся в канализацию. У бытовых котлов конденсата может образовываться до 20 л в сутки. Если в доме продолжительное время не пользуются сантехприборами (например, в отсутствие хозяев), то конденсат следует нейтрализовать, иначе его кислая среда может навредить канализационной системе. Некоторые производители котлов предлагают специальные нейтрализаторы конденсата.

Дымоход газового котла

Если дымоход выполнен по всем правилам, то много конденсата на его стенках образовываться не должно. Тем не менее, все элементы дымохода должны быть выполнены из кислотоустойчивых материалов. Кирпич таковым не является, поэтому кирпичные дымоходы быстро выходят из строя. Их необходимо обсаживать вкладышем из нержавеющей стали либо из специальной кислотостойкой керамики.

Котлы с закрытыми топками чаще всего оборудуются коаксиальной трубой (труба в трубе). Как уже говорилось, котлы мощностью до 30 кВт, можно подключать к трубе, которая проходит сквозь стену. А вот для более мощных котлов потребуется устанавливать вертикальный коаксиальный дымоход, который обойдется вдвое дороже, чем обычный вкладыш из нержавейки.

Неполадки газовых котлов

Обычно, при условии монтажа отопительного оборудования квалифицированными специалистами, эксплуатация как традиционных, так и конденсационных котлов проходит без серьезных неполадок. Проблемы могут возникнуть при ошибках монтажа. Что касается самого оборудования, то более надежными считаются котлы с теплообменниками из нержавеющей стали или чугуна. Но такие теплообменники имеют не все котлы. Бюджетные модели оснащаются теплообменниками из силумина с кремниевым покрытием, которое недостаточно прочное и может повредиться механически. При нарушении слоя кремния, конденсат быстро разъедает алюминий, и теплообменник приходит в негодность.

Наиболее устойчивы к коррозии чугунные теплообменники. Из-за большого веса, их устанавливают преимущественно в напольные модели котлов. Кроме того, такие теплообменники обычно оборудуют одно- двухступенчатой атмосферной горелкой, которая нуждается в довольно сложной настройке. Но сегодня чугунные котлы встречаются редко, им все больше предпочитают более легкие котлы с теплообменниками из нержавейки.

Другая проблема газовых котлов связана с горелками. У традиционных котлов старого образца горелки работают в режиме коротких, но частых циклов, из-за чего они со временем выходят из строя.

В современных конденсационных котлах используются модуляционные горелки, мощность которых меняется автоматически. Такие горелки гораздо реже включаются-выключаются, и поэтому меньше ломаются.

Резюме.

Традиционные (конвекционные) котлы:

•  дешевле конденсационных котлов; 
•  имеют надежные чугунные теплообменники; 
•  образуют небольшое количество конденсата; 
•  потребляют больше газа по сравнению с конденсационным котлом; 
•  модели с открытой камерой сгорании используют воздух помещения, который компенсируется холодным наружным воздухом. 

Конденсационные котлы:

•  экономичнее традиционных, но разница наиболее выражена при мягких зимах; 
•  не выхолаживают помещение, поскольку имеют закрытую камеру сгорания. По этой же причине более безопасны; 
•  требуют защищенного дымохода, т.к. образуют большое количество конденсата; 
• требуют отвода конденсата в канализацию; 
•  не такие надежные, как напольные чугунные котлы конвекционного типа. 

Конденсационные газовые котлы специалисты рекомендуют выбирать для работы в низкотемпературных системах отопления, а также для традиционного отопления хорошо утепленных домов.