Газовые конденсационные котлы
Коэффициент полезного действия (КПД) более 100%! Такая фраза вызывает зачастую удивление не только у рядового обывателя, но и у людей с высшим техническим образованием. Ведь, как известно, КПД по законам физики из-за неизбежных энергопотерь никак не может превышать стопроцентной «планки». В противном случае недалеко и до создания вечного двигателя. Однако в технических характеристиках некоторых моделей современных отопительных котлов производители смело указывают значение этого параметра до 109 %. И не кривят душой. Дело в том, что в теплотехнике КПД отопительного котла определяется отношением полезной теплоты, утилизированной в процессе отопления и горячего водоснабжения, к теплоте сгорания (количеству тепла, образующегося при полном сгорании топлива и последующем охлаждении продуктов сгорания до стандартных условий (0 °C, 760 мм рт. ст.). Однако для органического топлива необходимо различать высшую и низшую теплоту сгорания. Высшая теплота сгорания — это низшая теплота сгорания плюс теплота конденсации. Низшая теплота сгорания связана только с «явным теплом». Она и является основой для определения КПД. В результате потерь, связанных с высокой температурой отходящих продуктов сгорания, теплового излучения и других факторов, не вся теплота передается нагреваемой воде. Таким образом, КПД традиционных котлов должен составлять менее 100 %. Чтобы сделать возможным сравнение конденсационных котлов с традиционными, расчет КПД ведется по той же методике, т.е. по низшей теплоте сгорания. В итоге получается, что конденсационный котел использует всю низшую теплоту сгорания (100 %) и теплоту конденсации (еще 8-9 %). На самом деле КПД конденсационного котла меньше 100 %, но поскольку во всем мире до сих пор КПД рассчитывается по низшей теплоте сгорания, то для правильного сравнения традиционных и конденсационных котлов КПД последних принимается равным 108-109 %. Принцип работы конденсационного котла был известен более 100 лет назад, но эффективно использовать его начали недавно, когда появилась возможность использования при конструировании котлов коррозионно-стойких легких сплавов и нержавеющих сталей. Такой подход не случаен. Ведь образующийся водный конденсат за счет растворения в нем CO2, вызывает коррозию стали и чугуна. Именно поэтому производители котлов далекого, да и недалекого прошлого, исключали саму возможность конденсации водных паров в газоходах и, естественно, не учитывали теплоту конденсации в своих расчетах. Кроме того, к созданию эффективных конденсационных котлов производителей подтолкнуло повышение цен на энергоносители, особенно вследствие того, что конденсационный котел способен экономить до 17 % топлива по сравнению с традиционными и до 33 % топлива по сравнению с устаревшими газовыми котлами. Также конденсационная техника позволяет снизить объем отходящих вредных газов NOx и CO вплоть до 70 % по сравнению с традиционными котлами. Инженерное решение конденсационного котла обычно предусматривает включение в конструкцию дополнительного теплообменника с очень большой поверхностью нагрева. Например, в виде свернутой в спираль трубы прямоугольного сечения с небольшими зазорами между витками (как в модели Vitodens 200 компании Viessmann) или трубы сложного сечения с дополнительными ребрами в виде спирали (как в модели Logamax plus GB162 марки Buderus), размещенного внутри газосборника. На витках этого теплообменника, по которому протекает теплоноситель с низкой температурой (например, обратная вода системы отопления), происходит охлаждение продуктов сгорания ниже точки росы, образование водного конденсата и утилизация дополнительного тепла.
|
