|
В этой статье структурированы наиболее частые вопросы, которыми интересуются специалисты в рамках заявленной темы статьи. На них отвечает директор представительства VAILLANT GmbH Украина, Молдова Арнд ФРЁБИШ Что представляет собой конденсационная техника?
Г-н ФРЁБИШ: В обычных котлах горячие отходящие газы проходят через теплообменник. Вода системы отопления отбирает посредством теплообменника тепло отходящих газов, вследствие чего отходящие газы охлаждаются до определенной температуры (например, до 120°С). Количество тепла, которое используется в этом процессе, обозначается как ощутимое тепло. Отходящие газы источника тепла содержат, однако, наряду с ощутимым теплом, так называемое, скрытое (или неощутимое) тепло. Оно содержится в водяном паре, который образуется при сжигании. В обычных котлах тепло водяного пара теряется, не принося пользы, — уходит с отходящими газами через дымовую трубу. Конструктивное исполнение теплообменника конденсационных приборов отличается либо особой поверхностью пластины, либо установкой дополнительного теплообменника по ходу отходящих газов. Это обеспечивает процесс отбора тепла из отходящих газов в первом цикле теплообмена, и затем — его охлаждение во втором. При этом процессе отходящие газы охлаждаются до температуры ниже, так называемой, точки росы. Как только достигнута эта температура, водяной пар отходящих газов конденсируется, а освобождающаяся при этом тепловая энергия (тепло конденсации или, так называемое, скрытое тепло) передается воде системы отопления. Обобщая, можно сказать, что только вследствие применения конденсационной техники стало возможным использование скрытого тепла, при этом и ощутимое тепло используется эффективнее, чем в приборах другого типа.
Каким образом КПД и коэффициент использования у конденсационных приборов выше 100%?
Г-н ФРЁБИШ: Характерны принципиальные отличия между нижней и верхней теплотой сгорания топлива. Верхняя теплота сгорания, в отличие от нижней, представляет собой все количество тепла, которое может быть использовано при сжигании топлива, включая и ту его долю, которая содержится в водяном паре отходящих газов. Нижняя теплота сгорания — количество тепла без учета конденсации отходящих газов. В обычных приборах, вследствие конструкционных особенностей теплообменника, используетсятолько нижняя теплота сгорания. Именно этот показатель является базисом для расчета КПД и коэффициента использования. Поскольку технически невозможно передать 100 % нижней теплоты сгорания воде (например, из-за потерь, связанных с отходящими газами, на тепловое излучение, на поддержании режима), то КПД и коэффициенты использования для обычных приборов всегда будут < 100 %. Однако верхняя теплота сгорания существенно выше нижней (для природного газа на 11 %) и, благодаря конденсации отходящих газов в конденсационных приборах, воде передается значительно больше тепла. Для того, чтобы иметь возможность сопоставить конденсационные приборы с обычными, для конденсационной техники КПД и коэффициент использования указываются на базисе нижней теплоты сгорания. Поскольку в конденсационных приборах наряду с использованием скрытого тепла лучше используется и ощутимое тепло, то КПД и коэффициент использования составляют примерно 108 %, т.е. в среднем примерно на 16 % выше, чем для современных низкотемпературных котлов, для которых нормальным коэффициентом использования считается 92 %. Насколько высок коэффициент использования в каждом конкретном случае, в существенной мере зависит от расчетных температур системы отопления. В общем, справедливо следующее утверждение: чем ниже температура системы, тем выше КПД и коэффициент использования. Например, для термоблока Vaillant есоТЕС коэффициент использования в системе при 40-30 °С равен 108 %, а для систем с температурой 75-60 °С его величина падает до значения 104 %. Однако очевидно, что применение конденсационной техники имеет смысл и в системах отопления даже с обозначенной более высокой температурой. Поскольку по сравнению с современным низкотемпературным отопительным котлом с коэффициентом использования 92% КПД будет все равно на 12 % выше.
Есть ли у газа по сравнению с другими видами топлива особые преимущества, способствующие более эффективной конденсации?
Г-н ФРЁБИШ: Для газов различие между показателями нижней и верхней теплоты сгорания особенно велико. Разница, например для природного газа, составляет 11 %, для легкого жидкого топлива EL — всего 6 %. Уже по этой причине имеет смысл использование природного газа в конденсационных агрегатах: выигрыш в эффективности оборудования более высокий. Еще одно преимущество газа перед жидким топливом — практически нулевое содержание серы, что исключает коррозию дымоотводящих элементов, неизбежную в случае контакта с серосодержащим конденсатом. Кроме того, отвод конденсата существенно менее проблематичен, чем в жидкотопливных конденсационных котлах. Точка росы (температура конденсации) природного газа выше, чем у жидкого топлива, что означает возможность эффекта конденсации при более низкой температуре обратной линии.
Имеются ли факторы, которые оказывают позитивное или негативное влияние на использование тепла конденсации?
Г-н ФРЁБИШ: Важным фактором для возможности использования тепла конденсации является температура обратной линии котла. Чем ниже температура обратной воды, тем больше тепла может быть передано воде от отходящих газов. Конденсация отходящих газов происходит только при определенном уровне нижней температуры, что соответственно влияет на возможность использования высшей теплоты сгорания. Чем больше водяного пара будет конденсировано, тем выше будут КПД и коэффициент использования прибора. Для достижения оптимального коэффициента использования при проектировании новых систем отопления необходимо рассчитывать их на максимально низкие температуры, например, 40-30°С (наилучшим образом это реализуется в напольных системах отопления). За счет этого обеспечивается конденсация отходящих газов в течение всего отопительного периода и используется высшая теплота сгорания. При модернизации уже существующих систем отопления, рассчитанных, например, на 90/70 °С, тоже имеет смысл применять конденсационные приборы, поскольку в этом случае в течение приблизительно 30 % годового периода эксплуатации используется высшая теплота сгорания.
Сколько выпадает конденсата при эксплуатации конденсационных приборов?
Г-н ФРЁБИШ: При полном использовании высшей теплоты сгорания может быть рассчитано теоретическое максимальное количество конденсата по следующей формуле: Vк = Vг x Нсгор x 0,12, где Vк — максимальное количество конденсата, л; Vг — годовой расход газа, м3/год; Нсгор — высшая теплота сгорания, кВт.ч/м3; 0,12 — количество конденсата, л/(кВт.ч). По этой формуле получается, например, для дома на одну семью с годовым расходом газа 1700 м3 теоретическое количество конденсата: Vк = 1700 x 11,46 x 0,12 = 2337 л/год. На практике из-за различий при эксплуатации образуется 50-60 % максимального теоретического количества конденсата. Реальное количество конденсата для этого случая, таким образом, будет около 1285 л/год. Конденсат, выпадающий при эксплуатации конденсационных приборов, химически слегка кислый. На практике величина рН составляет 3,5-5,5.
Для каких систем отопления предназначены конденсационные приборы?
Г-н ФРЁБИШ: Конденсационные приборы могут применяться для любых систем водяного отопления. Однако какую долю от суммарного годового времени эксплуатации будет занимать режим конденсации, в существенной степени зависит от температуры, на которую рассчитывается система отопления, т.е. при какой температуре подающей и обратной линий она будет эксплуатироваться. Чем ниже температура подающей/обратной воды системы отопления, тем чаще оборудование будет эксплуатироваться в режиме конденсации, и, соответственно, тем выше будут КПД и коэффициент использования, а следовательно, и экономичность системы. Для низкотемпературных систем отопления с температурой обратной линии около 40 °С (например, напольное отопление — 35-45 °С) достигается наибольший годовой коэффициент использования, поскольку в этом случае в течение всего годового периода эксплуатации происходит использование эффекта конденсации. Даже для систем отопления, рассчитанных на 70-90 °С при режиме эксплуатации с плавным изменением температуры воды отопления, приблизительно 30 % времени годового периода эксплуатации отопительный аппарат работает в режиме с конденсацией. Практика показывает, что старые системы отопления, как правило, оснащены отопительными приборами (например, радиаторами) избыточной мощности, и поэтому работают даже в самые холодные дни с температурой в подающем контуре не меньше 70 °С. Часто проводятся дополнительные мероприятия по теплоизоляции наружных фасадов старых строений, устанавливаются новые окна с многослойным остеклением. В таких случаях требуется более низкая температура в подающей линии, чем рассчитанная изначально. В таких системах конденсационная техника может также применяться с хорошими результатами.
|
