Бош Термотехника Прессе Контакты
separator
Buderus
Инфоцентр Buderus Новости Газовые конденсационные котлы Buderus

Газовые конденсационные котлы Buderus — практические вопросы эффективного применения

Как мы уже неоднократно говорили в своих публикациях, последние два-три года мы наблюдаем значительный рост интереса потребителей к конденсационной отопительной технике.
Можно констатировать, что конденсационный газовый котел перестал быть дорогой и экзотической новинкой, и прочно утвердился на рынке газового отопительного оборудования в качестве основного игрока.
И, надо признать, совершенно по праву.
По всем своим параметрам конденсационные котлы, безусловно, превосходят котлы традиционные и позволяют пользователю реализовать самые высокие запросы на экономичность, экологичность и комфорт.
Однако уровень информированности конечного потребителя о возможностях, которые предоставляет ему применение конденсационной техники и о правильной реализации этих возможностей, очень и очень не высокий.
С предложением обсудить практические вопросы эффективного подбора и применения конденсационных котлов Buderus, начальник отдела поставок компании "Альфапро"(Официальный инженерный центр Buderus) Дмитрий Тарелин, обратился к главному инженеру Владимиру Попову.

Б.Т. - Владимир, здравствуйте. Мне кажется, тема нашего сегодняшнего разговора более чем актуальна. Количество запросов, связанных с конденсационными котлами растет очень динамично, однако я решился задать обратившимся к нам потенциальным заказчикам один простой вопрос - в чем основное отличие конденсационного котла перед котлом традиционным. Более-менее внятный ответ дает один из десяти респондентов.

В.П. - Добрый день. Полностью с Вами согласен как в вопросе актуальности поднятой темы, так и в положении дел с информацией по конденсационной отопительной технике. Однако не будем никого судить строго. Наша с Вами миссия, отчасти, и заключается в том, чтобы донести до пользователю такую информацию. Поэтому, предлагаю сегодня обсудить какими резервами эффективности обладает современный конденсационный газовый котел, и, также, практические вопросы максимального использования этих резервов. Вопросы эти достаточно сложны и многогранны, посему будем давать информацию коротко и сжато, с максимальной плотностью. Итак:
Первый столп эффективности - собственно конденсационный режим, который может быть технически реализован на теплообменниках конденсационных котлов.
Вопрос: Что это такое?
В теплотехнике существует понятие высшей и низшей теплоты сгорания газа. Высшей теплотой сгорания называется теплота сгорания единицы массы или объема газа с учетом теплоты выделяющейся при конденсации водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания. Низшей теплотой сгорания, соответственно, называется теплота сгорания без учета теплоты конденсации этого самого водяного пара.
Для природного газа, к примеру, значения высшей и низшей теплоты сгорания при 20 град. С будут равны соответственно - 37,044 и 33,367 МДж/м3. Разница, примерно в 11,2%. Попутно замечу, одна из самых высоких для различных видов газового топлива.
Как извлекают это скрытое, или как еще говорят латентное тепло? Латентным оно называется потому, что его извлечение не связано с понижением температуры тела -донора тепла. Оно связано только с процессом конденсации водяного пара - то есть фазовым переходом из одного агрегатного состояния (пар), в другое (жидкость), которое происходит при постоянной температуре.
Вопрос: А как этот процесс реализован технически в теплообменнике конденсационного котла?
Сам теплообменник конденсационного котла разделен на две условные зоны теплообмена. В первой зоне дымовые газы отдают тепло оребренным трубам, через которые проходит теплоноситель подающей линии котла. То есть высокотемпературный теплоноситель. Трубы теплообменника в этой зоне имеют хорошее оребрение и, в целом, это зона высокоинтенсивного теплообмена. То есть в первой зоне, кроме всего прочего, решается задача максимально понизить температуру дымовых газов, для приближения оной к т.н. "точке росы". То есть к температуре, при которой, из дымовых газов начинает выпадать конденсат. Этот процесс и решается как раз во второй условной зоне теплообмена, где проходят трубы обратной линии котла, с теплоносителем, который имеет относительно низкую температуру. На этих трубах второй зоны и происходит интенсивное выпадение конденсата с получением всех долгожданных преференций в виде дополнительного тепла. Причем процесс конденсации, а значит и дополнительного теплосъема, идет тем активнее, чем более низкую температуру имеет теплоноситель обратной линии системы отопления.
Таким образом, инновационный теплообменник современного конденсационного котла решает сразу две задачи повышения энергоэффективности:
- в целом, за счет высокоинтенсивного теплообмена, понижает температуру отходящих дымовых газов до 70-80 град. С против 150-200 град. С у традиционных котлов.
- позволяет снимать дополнительное скрытое тепло конденсации водяного пара.

Б.Т. - Владимир, сразу актуальный вопрос. Сколько максимально может дать экономии газа правильное использование высокоэффективного теплообменника конденсационного котла?

В.П. - Еще раз повторюсь, что одна только конструкция теплообменника обеспечивает две возможности повышения энергоэффективности.
Во-первых, это повышение КПД котла за счет снижения температуры дымовых газов, отводимых в атмосферу. Тут все понятно, и в пояснении не нуждается. Чем меньше тепла рассеяли в атмосферу, тем больше использовали на полезный нагрев теплоносителя. Эта составляющая позволяет экономить до 5% используемого газа по сравнению с традиционными котлами.
Во-вторых, это выигрыш от использования собственно конденсационного режима. То есть повышение КПД котла за счет полезного использования латентного тепла конденсации водяного пара содержащегося в дымовых газах. Численное значение этой составляющей можно посчитать по соотношению высшей и низшей теплоты сгорания, которые я привел ранее. В эмпирическом лабораторном опыте максимальное значение для природного газа - 11,2%. Но на практике, конечно, такая цифра недостижима, потому как полностью удалить воду из продуктов сгорания нам не удастся. Однако, в правильно смонтированной системе отопления, цифра в 7-8% вполне достижима.
То есть суммарно, только за счет конструктивных особенностей теплообменника конденсационного котла мы может экономить до 13% природного газа. Повторюсь еще раз - при правильном проектировании системы отопления, на которую будет работать ваш конденсационный котел.

В.П. - Зрите прямо в корень. И здесь мне хотелось бы остановиться чуть подробнее на параметрах, при которых начинается процесс конденсации водяного пара из дымовых газов. То есть на, уже упомянутой мною, температуре "точки росы". Численное значение этой температуры зависит от нескольких факторов, важнейшими из которых являются химический состав топлива, его влажность, а также коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания. Чтобы не утомлять наших читателей долгими вычислениями, приведу значение температуры "точки росы" для продуктов сгорания природного газа при реалистичном значении коэффициенте избытка воздуха равным 1.3 ( 30%). Так вот, температура точки росы будет равна при этих условиях примерно 55 град С.

Б.Т. - И какую же практическую пользу мы можем извлечь из этого факта?

В.П. - Чрезвычайно важную вещь. Значение этой температуры показывает нам, что конденсационный режим активируется уже при работе конденсационного котла в так называемом "высокотемпературном" режиме. То есть, конденсационный котел, работающий в температурном режиме радиаторного отопления 70/50 град С, уже позволяет использовать скрытое тепло конденсации водяного пара и тем самым, даже в этом режиме, имеет более высокий КПД, чем котел традиционный.
Однако, конденсационный режим будет реализован тем полнее и энергоэффективнее, чем более низкую температуру будет иметь теплоноситель в вашей системе отопления. В идеале соотношение температур подающей/обратной линии должно быть 50(45)/30 град С.

Б.Т. - Но это точно не температурный график для чугунных радиаторов.

В.П. - Однозначно. Это график либо системы обогрева поверхностями (теплый пол, теплые стены), либо (что встречается чаще всего) - график для комбинированной системы отопления, где стальные панельные радиаторы Buderus (замечу попутно, весьма эффективные уже при относительно низких температура теплоносителя в 45-50 град. С), используются совместно с системой обогрева поверхностями.
Отдельно хочу сказать для потенциальных пользователей конденсационной техники в "холодных" регионах нашей Родины, в том числе и в Московском регионе, где трудится наша компания. Если Вы нацелились на применение конденсационного котла в вашем строящемся доме, постарайтесь серьезно озаботится улучшением теплоизолирующих свойств вашего жилья. В идеале до приведения цифры удельных теплопотерь к значениям 30-40 Вт/м2. Широкий спектр выбора и относительно невысокие цены на современные теплоизолирующие строительные материалы такую возможность предоставляют в полной мере. Именно это позволит вам не только экономить энергоносители в абсолютных цифрах, что само по себе тоже важно. Но и, самое главное, пройти весь отопительный сезон на низком температурном графике, включая пару экстремальных холодных недель, которые еще случаются, скажем, в Подмосковье. Вам не придется повышать температуру теплого пола для компенсации теплопотерь в холодные дни и выходить из зоны комфорта. Ибо перегретый теплый пол - вещь очень дискомфортная.
Поэтому, для полноценной реализации всех преимуществ собственно конденсационного режима и создания комплиментарной вам среды обитания в собственном жилье, соблюдайте две рекомендации:
- хорошо утепляйте свой дом,
- реализуйте систему отопления на базе низкотемпературных схем (теплый пол/теплые стены), в "холодных" регионах России - применяйте как правило комбинированный вариант (теплый пол+радиаторы).

Б.Т. - Владимир, с конденсационным режимом полностью разобрались. Это единственный аспект энергоэффективности и энергосбережения, которые нам может подарить конденсационная техника?

В.П. - А вот и нет. Хотя этот режим и очень важен, он не только не единственная возможность повышения эффективности и экономии энергоресурсов, но и не самая значимая.

Б.Т. - Весь внимание, Владимир. Сейчас, насколько я понимаю, мы услышим что-то из сокровенного знания?

В.П - В некотором роде, можно сказать и так. Просто вещи, о которых я сейчас хочу рассказать, либо не упоминаются вовсе, либо находятся в искаженном поле домыслов и некомпетентных суждений. Итак по порядку о следующих аспектах энергоэффективности конденсационного котла.
Вторым номером, я бы отметил энергоэффективный котловой насос с частотным регулированием расхода. Расход насоса должен в идеале соответствовать мощности работающей горелки котла, а также типу и параметрам гидравлической схемы. Резерв повышения эффективности в правильной гидравлической схеме и правильной настройки меню сервисных параметров автоматики. Тут все очевидно и в пояснениях не нуждается.
В-третьих, я бы остановился на применении в конденсационных котлах горелок с высокой степенью модулирования. Дело в том, что совершенная система ПИД-регулирования (пропорционально интегрально-дифференциального) позволяет точно определять фактический запрос на тепло, который дает система отопления. А высокомодулируемая газовая горелка, позволяет отработать этот запрос за счет изменения мощности пламени. Поскольку пламя модулируется в широком диапазоне, то котел работает на пламени нужной мощности практически постоянно. За счет этого устраняется большое количество старт-стопов горелки котла, которые характерны для котлов с одноступенчатыми горелками. А каждый старт-стоп, это неэкономный расход газа. Образно можно сравнить этот процесс с ездой автомобиля в пробках или на свободной хорошей автостраде. Отметим, что, например, у котла Logamax plus GB172i диапазон модулирования составляет 12,5-100%. Очень достойный показатель.

Б.Т. - Да, я помню, как нам звонил заказчик, который поменял чугунный котел с атмосферной горелкой на современный конденсационный аппарат с вопросом не сломался ли котел, который постоянно работает не выключаясь.

В.П. - Да, я тоже помню этого пытливого и любознательного гражданина. Пришлось его убеждать, что постоянная работа не есть перерасход газа, а есть его экономия. Успокоился он, кстати, со словами благодарности, только после оплаты.
потребленного газа за первые квартал отопительного сезона. Потом, уже сам, с гордостью и весьма убедительно, доказывал соседям преимущество конденсационного котла.
Однако вернемся к энергоэффективности. Практическая реализация преимуществ и выгод высокомодулируемой газовой горелки, также лежит в области правильного подбора котла, гидравлической схемы, автоматики управления контурами и адекватных сервисных настройках.
В-четвертых, и это тесно связано с третьим пунктом, я бы отметил принципиальную возможность автоматики самого котла реализовать принцип погодозависимого управления отоплением. Погодозависимое управление комфортнее и, безусловно, экономичнее, управления термостатного. Это очевидный факт и в пояснениях он не нуждается.
И, наконец, пятым пунктом, в перечне практических мероприятий по энергосбережению, я бы назвал широчайшие возможности, которые предоставляет автоматика конденсационных котлов в плане управления и программирования.

Б.Т. - Владимир, можно уточнить, что Вы конкретно имеете в виду?

В.П. - Конечно. Во первых, я бы отметил, наличие совершенной каскадной автоматики для реализации котельных повышенной мощности (от 50 кВт и выше). Здесь не просто экономит энергоресурсы собственно каскадная схема, но еще и каждый конденсационный аппарат в каскаде. При этом мы оценили стоимость только основного котельного оборудования на этапе капитальных затрат для варианта напольного котла с наддувной горелкой мощностью 200 кВт и, альтернативно, двух конденсационных котлов по 100 кВт каждый, в каскаде. Разница составила, минуточку внимания, - более 500.000 руб. И это без учета стоимости обвязки котельной и дымоходов. Так что, даже на этапе проектирования, можно значительно сократить расходы, если посмотреть в сторону конденсационных котлов.
Далее позвольте у Вас спросить, Вы спать в каких условиях считаете комфортным. В жарко натопленной комнате, или в комнате с прохладной температурой?

Б.Т. - Конечно при прохладной температуре.

В.П. - Поздравляю, это правильный ответ. Тогда вопрос сложнее - если Вы уехали в отпуск всей семьей, вас сильно расстроит факт, что температуры в Вашем доме будет не 21, как положено, а, скажем 14-16 градусов.

Б.Т. - Абсолютно не расстроит. При такой температуре вода в системе водоснабжения не замерзнет, а домашним растениям будет комфортно зимовать. Но, мне кажется, я Вас понял, Вы говорите о программировании температурного графика работы системы отопления.

В.П. - И это опять правильный ответ. Именно эти возможности программирования автоматики конденсационного котла могут нам обеспечить самые высокие бонусы энергосбережения. Не знаю почему, но, опять-таки, интерес к этим возможностям я заметил у пользователей в последние год-полтора. Что-то раньше мешало. То ли российское разгильдяйство, то ли широта размаха, то ли соседи, которые приходили в гости аккурат с началом времени ночного понижения температуры. Сейчас ситуация меняется на глазах. Люди стремятся программировать понижение температуры в любое свое отсутствие в жилой зоне. Это может быть ночное понижение. А, между прочим, понижение ночной комнатной температуры с 21 до 16 градусов, понижает температуру подающей линии системы отопления на 15 градусов. Давайте грубо оценим сколько мы сэкономим газа за одну ночь такого понижения температуры. Примем, что за счет ночного понижения комнатной температуры наш котел перешел из температурного режима 60/40 в режим 45/30. То есть уменьшил температурную разность нагрева теплоносителя на 5 градусов.
Пусть насос отопления у нас имеет производительность 2 м3/час. За восемь часов ночного
периода он перекачивает 16 м3 воды. Недогрев такого количества воды на 5 градусов позволяет (очень грубо), сэкономить 16000 кг х 4200 Дж/кгхград х 5 град = 336 МДж.
Какова у нас теплота сгорания газа? Мы недавно приводили эту цифру - высшая теплота сгорания для природного газа - 37,044 МДж/м3. Но давайте, с учетом фактического КПД конденсационного котла, примем грубо 35 МДж/м3. Теперь мы можем посчитать, сколько кубометров газа мы не сожгли в эту чудную ночь, за счет простого понижения комнатной температуры. 336 МДж : 35 МДж/м3 = 9,6 м3 При цене кубометра природного газа для Подмосковья 5,617 руб/м3, получается, что за ночь мы сэкономили, примерно, 54 рубля.
Вроде не много. Но, как говорил великий даосский философ Лао-цзы - "Путешествие длиной в тысячу миль, начинается с первого шага." В месяц эта сумма превращается в весьма приятные 1620 рублей. А за отопительный сезон, который в нашей климатической зоне длится 213 календарных дней? Конечно, надо признать, что оценка достаточно грубая, но представление о порядке цифр она безусловно дает.
А если сюда прибавить возможность дневного понижения температуры для пользователей с устоявшимся распорядком дня в рабочие дни. Ну, скажем, с 8.00 до 12.00, когда дети возвращаются из школы.
А пониженный температурный график на период отпуска.
Если коротко, то возможности здесь практически безграничны. Нужна лишь внутренняя дисциплина и организованность.
Причем автоматика управления позволяет программировать температурный график как на долгосрочной основе, так и оперативно в пределах одного дня, если вам вдруг потребовалось уехать из дома на несколько часов.

Б.Т. - Да, Владимир, цифры действительно завораживают.

В.П. - Между тем, они абсолютно реальны. Более того, в режиме такой разумной экономии живут потребители газа практически во всей Европе. Просто там, это уже давно вошло в привычку, во-первых, из-за существенно более высокой цены на природный газ, чем в России и, во-вторых, из-за более ответственного (и, замечу, поощряемого государством) отношения к энергоресурсам и к экологии.

Б.Т. - Владимир, можно в завершение нашей беседы обозначить суммарный эффект по экономии природного газа, который достижим при практической реализации всех преимуществ, предоставляемых пользователю конденсационными котлами последнего поколения.

В.П. - Да, конечно. Давайте еще раз обозначим эти цифры для каждого фактора, влияющего на энергоэффективность, итак:
- конструктивные особенности теплообменника вкупе с правильно спроектированной системой отопления - экономят до 13% природного газа;
- насос с частотным регулированием, высокомодулируемая горелка и погодозависимое управление - по моим оценкам до 2-3% экономии газа в совокупности;
- реализованные возможности температурного программирования - до 20%
Итого, при реализации всех, описанных нами возможностей, цифра в 30-35% экономии легко достижима. Нужно только желание, точный инженерный расчет и организованность.

Б.Т. - Владимир, большое спасибо за познавательную беседу.

В.П. - Благодарю Вас за интерес к данной теме. Всегда к Вашим услугам.
Facebook
Vk
Youtube
Blog
Поделиться в соц.сетях