Авторы В.П. Сало, С.В. Кучеренко

Водонагреватели контактно-поверхностного типа ТГа «Евроформат» относятся к конденсационной технике о которой в последнее время много пишут и уделяют особое внимание. Это связано в первую очередь с тем, что при использовании данного оборудования экономия топлива по сравнению с котлами традиционной конструкции может достигать 15-20%. Добавляя к этому высокие экологические показатели, небольшую стоимость и простоту обслуживания можно с уверенностью констатировать большую перспективу их использования.

Для того, что бы разобраться, в чем заключается экономия топлива при использовании конденсационной техники, в частности водонагревателей контактно-поверхностного типа, рассмотрим принцип их работы. В водонагревателях данного типа передача тепла от высокотемпературных продуктов сгорания сгоревшего в камере сгорания топлива к нагреваемой воде осуществляется при непосредственном их контакте через образующуюся межфазовую поверхность.

Конструкция водораспределительных устройств водонагревателя позволяет создать высокоразвитую межфазную поверхность контакта, что дает возможность снятия практически всего тепла продуктов сгорания, при этом охлаждение продуктов сгорания происходит до температур ниже «точки росы».

Конденсат, образованный при конденсации водяного пара, поступает в водяное пространство водонагревателя и разбавляется циркулирующей по системе сетевой водой в соотношении примерно 1:100, что приводит к значительному снижению его коррозионно-активных свойств до величины РН = 6-6,5.

Конденсат не только пополняет теплосеть дополнительным количеством воды (что дает возможность частично или полностью отказаться от её подпитки), но и отдает теплоту конденсации водяного пара, находящегося в продуктах сгорания топлива, нагреваемой воде. Это дополнительное тепло, передаваемое нагреваемой воде, составляет примерно 11-12%, что повышает КПД водонагревателя. Именно эта энергия водяного пара дает основание говорить о КПД конденсационной техники, которое может достигать 100% и более.

С точки зрения закона сохранения энергии, такое невозможно, но если разобраться в методике расчета КПД котлоагрегатов, то можно отметить, что такой КПД получается в результате сравнения работы традиционных котлов и конденсационных. КПД котла определяется как отношение отпущенного потребителю количества тепловой энергии к количеству тепловой энергии получаемой при сжигании в котле топлива. Каждый вид топлива имеет свою теплотворную способность или удельную теплоту сгорания, величина которой зависит от содержания в топливе горючих компонентов (для природного газа это в основном углевод и водород). В теплотехнике различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

Принципиальное отличие между ними состоит в следующем.

Высшая теплота сгорания топлива представляет собой все количество теплоты , которое может быть использовано при сжигание топлива, включая и ту его долю, которая содержится в водяном паре отходящих газов.

Низшая теплота сгорания — это количество теплоты без учета теплоты конденсации отходящих газов.

Процесс горения топлива с точки зрения химии представляет собой реакцию окисления углеводородов кислородом воздуха с выделением теплоты:

CH 4 + O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q .

Из данной химической формулы видно, что в процессе горения получается углекислый газ, вода и выделяется определенное количество энергии часть которой мгновенно испаряет воду, которая превращается в водяной пар.

В котлах традиционной конструкции водяной пар продуктов сгорания топлива выбрасывается в атмосферу с температурой 100-150 °С. Минимально возможные потери тепла с уходящими газами из котла продуктами сгорания составляют примерно 7-8%, поэтому КПД, рассчитанный для такого котла по низшей теплотворной способности топлива, составляет max 92-93%, а КПД рассчитанный по высшей теплотворной

способности топлива составляет всего 80-81%. Отсюда, когда говорят о КПД конденсационной техники, при упоминании КПД традиционных котлов равного 92-93%, добавляют еще 11-12% дополнительной теплоты конденсации водяного пара, и это приводит к величине КПД более 100%. Если же расчет КПД обычного котла осуществляется по методике с использованием высшей теплоты сгорания топлива, то КПД конденсационного котла лежит в пределах 93-94% и никакого нарушения закона сохранения энергии НЕТ. Расчет КПД конденсационной техники по низшей теплотворной способности топлива делается только с одной целью: показать существенную экономию топлива при использование такой техники. В современных печатных изданиях, когда речь идет о КДП конденсационных котлов, то можно встретить значения КПД 107, 109, 111%, но в большинстве случаев никто не пишет, с использованием какой методики он рассчитывался. Отсюда и определенный скепсис у читателей, не знакомых с азами теплотехники.

Последние модели водонагревателей контактно-поверхностного типа разработанные научно-исследовательским центром компании «Евроформат» помимо достоинств связанных с конденсационным режимом работы обладают и другими серьезными достоинствами.

Главные из них следующие:

1. Естественная деаэрация нагреваемой воды.

2. Возможность использования водопроводной и даже артезианской воды без предварительной обработки.

3. Отсутствие химводоподготовки.

4. Возможность самоочищения поверхностей нагрева от отложения накипи.

5. Пополнение потерь нагреваемой воды в тепловой сети за счет сконденсированной влаги.

6. Снижение вредных выбросов в окружающую среду.

7. Низкая инертность, позволяет за считанные минуты вывести водонагреватель на заданный режим работы.

8. Низкая металлоемкость, простота конструкции.

9. Надежность работы водонагревателя на различных режимах.

Исходя из сказанного можно сделать вывод, что водонагреватели контактно-поверхностного типа являются хорошей альтернативой традиционным водогрейным котлам, обычно устанавливаемых в отопительных котельных и могут быть использованы в качестве генераторов тепла для автономных (децентрализованных) сетей отопления и горячего водоснабжения. В данных конструкциях водонагревателей не используется система нагревательных труб, что значительно сокращает габариты и металлоемкость аппарата. По показателю удельной металлоемкости на 1 кВт устанавливаемой мощности, водонагреватели имеют величину сравнимую с лучшими мировыми показателями — 1,0 кг/кВт.

Конструкция водонагревателя контактно-поверхностного типа разработанная и запатентованная компанией

«Евроформат» [1, 2, 3, 4, 5] представляет собой корпус прямоугольной формы, в середине которого размещена камера сгорания и контактная камера, размещенная над камерой сгорания ( рис. 1 ).

Камера сгорания — открытого типа и не имеет разделяющей поверхности с водяным пространством. Это дает возможность регулировать объем камеры сгорания и водяного пространства в зависимости от заданной теплопроизводительности. Оригинальное выполнение конструкции камеры сгорания позволяет произвести снятие тепла c продуктов сгорания и передать его нагреваемой воде примерно на 60%, за счет использования режима испарительного охлаждения вертикальных стенок камеры. Интенсивный теплосъем в камере сгорания позволяет снизить температуру продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания до 500-600 °С. Снижение температуры продуктов сгорания снижает их объемный расход и как следствие уменьшает габаритные размеры контактной камеры.

Контактная камера водонагревателя имеет два водораспределительных устройства: одно — для распыления поступающей на нагрев воды, второе — для создания рециркуляции нагреваемой воды в контуре водонагревателя. Распыление воды таким образом делает возможным осуществлять работу водонагревателя на любых режимах с максимально возможным КПД, а также в случае необходимости использовать контур рециркуляции для подключения системы ГВС или увеличения расхода циркулирующей в тепловой сети воды. Конструкция водонагревателя выполнена таким образом, что возможен беспрепятственный доступ ко всем узлам водонагревателя.

Разборку и сборку водонагревателя для проведения профилактических работ можно осуществить за 2-3 часа. Водонагреватели контактно-поверхностного типа ТГа «Евроформат» представлены в следующих теплопроизводительностях: 100 кВт, 200 кВт, 300 кВт, 500 кВт, 900 кВт, 1250 кВт, 2000 кВт, 2800 кВт и 3000 кВт с использованием горелочных устройств низкого и среднего давления, а также горелочных устройств на легком жидком топливе. Основные технико-экономические показатели водонагревателей контактно-поверхностного типа ТГа «Евроформат», приведены в табл. 1 , габаритные размеры и масса в табл. 2 .

На рис. 2 приведена принципиальная тепловая схема подключения водонагревателей ТГа «Евроформат» к системе отопления и горячего водоснабжения с использованием промежуточного теплообменника. На рис. 3 приведена принципиальная тепловая схема подключения водонагревателя ТГа «Евроформат» к системе отопления (зависимая схема).

Группа компаний «Евроформат» осуществляет весь комплекс работ, связанных с проектированием, монтажом, пусконаладочными работами и гарантийным и сервисным обслуживанием котельных с водонагревателями конденсационного типа для систем децентрализованного теплоснабжения. ■

Литература

1. Сало В.П., Сало А.В., Кучеренко С.В. Контактно-поверхностный водонагреватель для локальной системы теплоснабжения. Декларационный пакет Украины на полезную модель № 13304 // Бюл. №3, 2006 г.

2. Сало В.П., Сало А.В., Кучеренко С.В. Контактно-поверхностный водонагреватель для локальной системы теплоснабжения. Декларационный пакет Украины на полезную модель № 13305 // Бюл. №3, 2006 г.

3. Сало В.П., Сало А.В., Кучеренко С.В. Контактно-поверхностный водонагреватель для локальной системы теплоснабжения. Декларационный пакет Украины на полезную модель № 13303 // Бюл. №3, 2006 г.

4. Сало В.П., Сало А.В., Кучеренко С.В. Контактно-поверхностный водонагреватель для локальной системы теплоснабжения. Декларационный пакет Украины на полезную модель № 13306 // Бюл. №3, 2006 г.

5. Сало В.П., Сало А.В., Кучеренко С.В. Контактно-поверхностный водонагреватель для локальной системы теплоснабжения. Декларационный пакет Украины на полезную модель № 13302 // Бюл. №3, 2006 г.