Kondensacinis dujinis katilas: veikimo specifika, privalumai ir trūkumai + skirtumas nuo klasikinių modelių

Kondensacinio tipo šilumos generatorių pardavėjai teigia, kad mums pasiūlytos inovatyvios įrangos naudingumo koeficientas viršija 100%. Bet, sutikite, tai šiek tiek prieštarauja energijos tvermės dėsniui, žinomam visiems iš mokyklos fizikos kurso. Tai kokia gi čia paslaptis?

Viena vertus, tokie teiginiai yra rinkodaros specialistų gudrybė. Tačiau, kita vertus, jų pirkėją įtikinamuose patikinimuose yra ir tiesos grūdas. Mes išsamiai išnagrinėsime, kaip veikia kondensacinis katilas: privalumai ir trūkumai, jo darbo specifika ir konstrukcija nusipelno išsamaus tyrimo.

Norėdami gauti išsamų vaizdą apie kondensacinį įrangos tipą, palyginkime jį su klasikiniu šiluminės energijos generatoriumi. Pateiksime jo prijungimo ir eksploatavimo ypatumus. Atskleisime itin didelio našumo paslaptis.

Kondensacinis dujinis katilas

Aukštą kondensacinio dujinio šilumos generatoriaus naudingumo koeficientą užtikrina papildomo šilumokaičio buvimas jo konstrukcijoje. Pirmasis standartinis visuose šildymo katiluose šilumokaičio mazgas perduoda šilumnešiui deginamo kuro energiją. O antrasis papildomai prideda šilumą, gautą rekuperuojant išmetamąsias dujas.

Kondensaciniai katilai veikia su „mėlynuoju kuru“:

• magistralinėmis (dujų mišiniuose, kuriuose vyrauja metanas);
• rezervuarinėmis arba balioninėmis (propano ir butano mišiniai, kuriuose vyrauja arba pirmasis, arba antrasis komponentas).

Leidžiama naudoti bet kurį dujų variantą. Svarbiausia, kad degiklis būtų pritaikytas darbui su vienokiu ar kitokiu kuro tipu.

Kondensaciniai dujiniai katilai yra brangesni nei įprasti konvekciniai modeliai, tačiau jie laimi kuro sąnaudomis, sumažindami dujų suvartojimą 20–30%.

Geriausią efektyvumą kondensacinis šilumos generatorius parodo deginant metaną. Propano-butano mišinys čia šiek tiek nusileidžia. Be to, kuo didesnė propano dalis, tuo geriau.

Šiuo požiūriu „žieminės“ dujos dujų rezervuarui suteikia šiek tiek didesnį naudingumo koeficientą nei „vasarinės“, nes pirmuoju atveju propano komponentė yra didesnė.

Skirtingai nei kondensacinis dujinis katilas, konvekciniame dalis šiluminės energijos išeina į dūmtraukį kartu su degimo produktais. Todėl klasikinių konstrukcijų naudingumo koeficientas yra apie 90%. Pakelti jį aukščiau galima, bet techniškai per daug sudėtinga.

Ekonominiai požiūriu tai nepateisinama. O kondensaciniuose katiluose šiluma, gaunama deginant dujas, naudojama racionaliau ir pilniau, nes šiluma, išsiskirianti perdirbant garą, kaupiama ir perduodama šildymo sistemai. Taip papildomai šildomas šilumnešis, todėl galima sumažinti kuro sąnaudas, tenkančias 1 kW gautos šilumos.

Sandara ir veikimo principas

Konstrukcija kondensacinis katilas daugeliu atžvilgiu panašus į konvekcinį analogą su uždara degimo kamera. Tik viduje jis papildomas antriniu šilumokaičiu ir rekuperacijos bloku.

Pagrindiniai kondensacinio šilumos generatoriaus įrenginio ypatumai – antras šilumokaitis ir uždara degimo kamera su ventiliatoriumi

Kondensacinis dujinis katilas susideda iš:

• uždaros degimo kameros su moduliuojamu degikliu;
• pirminio šilumokaičio Nr.1;
• išmetamųjų dujų aušinimo kameros iki +56–57 ⁰C (rasos taško);
• antrinio kondensacinio šilumokaičio Nr.2;
• dūmtakio;
• oro tiekimo ventiliatoriaus;
• kondensato rezervuaro ir jo šalinimo sistemos.

Aptariama įranga beveik visada yra su įmontuotu cirkuliaciniu siurbliu šilumnešiui. Įprastas variantas su natūralia vandens cirkuliacija šildymo vamzdžiais čia mažai tinkamas. Jei siurblio komplekte nėra, jį būtina numatyti rengiant katilo rišimo projektą.

Papildomi kondensacinio katilo naudingumo procentai susidaro šildant grįžtamąjį srautą aušinant išmetamąsias dujas dūmtakyje

Kondensaciniai katilai parduodami vienos grandinės ir dviejų grandinių, taip pat grindinio ir sieninio variantų. Tuo jie nesiskiria nuo klasikinių konvekcinių modelių.

Kondensacinio dujinio katilo veikimo principas yra toks:

1. Pagrindinę šilumą šildomas vanduo gauna šilumokaityje Nr.1 deginant dujas.
2. Tada šilumnešis praeina per šildymo kontūrą, atšąla ir patenka į antrinį šilumokaičio bloką.
3. Dėl degimo produktų kondensacijos šilumokaityje Nr.2 atšalęs vanduo pašildomas rekuperuota šiluma (taupant iki 30% kuro) ir vėl grįžta į Nr.1 naujam cirkuliacijos ciklui.

Kad būtų tiksliai kontroliuojama išmetamųjų dujų temperatūra, kondensaciniai katilai visada turi moduliuojamą degiklį, kurio galios diapazonas nuo 20 iki 100%, ir oro tiekimo ventiliatorių.

Eksploatavimo niuansai: kondensatas ir dūmtraukis

Konvekciniame katile gamtinių dujų degimo produktai CO₂, azoto oksidai ir garai aušinami tik iki 140–160 ⁰C. Jei juos atvėsinti žemiau, dūmtakyje sumažės trauka, pradės susidaryti agresyvus kondensatas ir užges degiklis.

Tokios situacijos raidos visi klasikinių dujinių šilumos generatorių gamintojai stengiasi išvengti, kad maksimaliai padidintų darbo saugumą, taip pat prailgintų savo įrangos tarnavimo laiką.

Kondensaciniame katile dūmtraukio dujų temperatūra svyruoja apie 40 ⁰C. Viena vertus, tai mažina reikalavimus dūmtraukio vamzdžio medžiagos atsparumui karščiui, bet kita vertus, riboja jos pasirinkimą atsparumo rūgščių poveikiui požiūriu.

Išmetamosios dujos iš dujinio katilo aušdamos sudaro agresyvų aukšto rūgštingumo kondensatą, kuris lengvai ėsdina net plieną.

Šilumokaičiai kondensaciniuose šilumos generatoriuose gaminami iš:

• nerūdijančio plieno;
• silumino (aliuminio su siliciu).

Abi šios medžiagos pasižymi padidintomis atsparumo rūgštims savybėmis. Ketaus ir paprastasis plienas kondensatinių katilų šilumokaičiams visiškai netinka.

Kondensacinio katilo dūmtraukį leidžiama montuoti tik iš nerūdijančio plieno arba rūgštims atsparaus plastiko. Mūriniai, geležiniai ir kitokie dūmtakiai tokiai įrangai netinka.

Rekuperacijos metu antriniame šilumokaityje susidaro kondensatas, kuris yra silpnas rūgšties tirpalas ir turi būti pašalintas iš vandens šildymo prietaiso.

Veikiant kondensaciniam katilui, kurio galia 35–40 kW, susidaro apie 4–6 litrus kondensato. Supaprastintai išeina maždaug 0,14–0,15 litro 1 kW šiluminės energijos.

Iš tikrųjų tai silpna rūgštis, kurią draudžiama pilti į autonominę kanalizaciją, nes ji sunaikins atliekų perdirbime dalyvaujančias bakterijas. Be to, prieš išleidžiant į centralizuotą sistemą rekomenduojama pirmiausia praskiesti vandeniu santykiu iki 25:1. Tada jau galima šalinti, nebijant sugadinti vamzdžio.

Jei katilas statomas kotedže su septiku arba vietiniais valymo įrenginiais (VVT), tai kondensatą pirmiausia reikia neutralizuoti. Priešingu atveju jis sunaikins visą mikroflorą autonominėje valymo sistemoje.

„Neutralizatorius“ atliekamas kaip talpykla su marmuro drožlėmis, kurių bendra masė 20–40 kg. Kondensatui iš katilo pratekėjus per marmurą, jo pH padidėja. Skystis tampa neutralus arba silpnai šarminis, jau nebegresmingas bakterijoms septike ir paties nusodintuvo medžiagai. Pildymo medžiagą tokiame neutralizatoriuje reikia keisti kas 4–6 mėnesius.

Iš kur naudingumo koeficientas didesnis nei 100%?

Nurodydami dujinio katilo darbo efektyvumą, gamintojai remiasi mažiausios dujų degimo šilumos rodikliu, neįskaičiuodami šilumos, susidarančios kondensuojantis vandens garams. Konvekciniame šilumos generatoriuje pastarasis kartu su maždaug 10% šiluminės energijos visiškai išeina į dūmtraukį, todėl į jį neatsižvelgiama.

Tačiau sudėjus kondensacinę antrinę šilumą ir pagrindinę iš sudegintų gamtinių dujų, išeis daugiau nei 100% naudingumo koeficiento. Jokio sukčiavimo, tik mažas triukas su skaičiais.

Skaičiuojant naudingumo koeficientą pagal aukštesnę šiluminę vertę, konvekcinio katilo jis bus apie 83–85%, o kondensacinio – apie 95–97%.

Iš esmės, „neteisingas“ naudingumo koeficientas, didesnis nei 100%, atsiranda dėl šilumos generavimo įrangos gamintojų noro palyginti lyginamuosius rodiklius.

Tiesiog konvekciniame prietaise „vandens garai“ visiškai neskaičiuojami, o kondensaciniame juos reikia įskaityti. Iš čia ir nedideli neatitikimai su pagrindinės fizikos logika, kuri mokoma mokykloje.

Kondensacinio šildytuvo privalumai ir trūkumai

Tarp kondensacinio katilo privalumų yra:

1. Kenksmingų išmetimų kiekio sumažinimas 60–70% (didžioji dalis anglies dioksido ir azoto oksidų patenka į kondensatą).
2. Palyginti su konvekciniais modeliais, sutaupoma iki 30% dujinio kuro už pagamintą 1 kW.
3. Mažesni dujinio šildymo įrangos matmenys esant vienodai galiai.
4. Žema degimo produktų temperatūra dūmtraukyje (tik apie 40 ⁰C).
5. Galimybė įrengti kelių katilų kaskadą.
6. Universalumas (tinka tiek šildymo radiatoriams, tiek „šildomoms grindims“).
7. Išmani automatika ir visiška dujinio šilumos generatoriaus darbo autonomija be žmogaus įsikišimo.

Kaskadinė sistema iš dviejų ar trijų šilumos generatorių leidžia įrengti mažos galios katilus, kurie mažiau triukšmauja ir vibruoja darbo metu nei galingesni modeliai.

Tai supaprastina visos šildymo sistemos montavimą ir leidžia sumažinti namų katilinės matmenis. Be to, dėl lankstesnio šilumos generavimo proceso reguliavimo galimybės padidėja bendras šilumos generavimo įrangos naudojimo efektyvumas.

Išlaidos kondensaciniam katilui, palyginti su įprastu konvekciniu, atsiperka per 5–6 metus dėl sutaupytų gamtinių dujų.

Iš kondensacinių šilumos generatorių trūkumų reikėtų paminėti:

1. Aukšta įrangos kaina (1,5–2 kartus didesnė nei panašios galios klasikinių konvekcinio tipo modelių).
2. Problemos su kondensato šalinimu.
3. Efektyvumo sumažėjimas naudojant katilą aukštatemperatūrėse šildymo sistemose.
4. Priklausomybė nuo elektros – ventiliatoriaus, automatikos ir cirkuliacinio siurblio darbui reikalinga elektra.
5. Draudimas naudoti su antifrizais.

Nepaisant didelių pradinių išlaidų, kondensacinis katilas yra visiškai ekonomiškai pagrįstas. Eksploatacijos metu jis su kaupu grąžina visas iš pradžių išleistas lėšas.

Rusijoje tokia įranga kol kas yra mažai paplitusi. Kondensacinis dujinis katilas dar yra pernelyg neįprastas ir mažai ištirtas mūsų rinkoje. Tačiau susidomėjimas tokiais šilumos generatoriais pamažu auga.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Kaip veikia kondensacinis šilumos generatorius:

Dujinių katilų su vandens garo rekuperacija konstrukcija:

Visi kondensacinių katilų privalumai:

Jei atidžiai išsiaiškintume, kaip ir kokiais principais veikia dujinis kondensacinis katilas, tai iš pirmo žvilgsnio „nekorektiški“ 108–110% naudingumo koeficientas tampa visiškai suprantamais ir pagrįstais skaičiais.

Šilumos generatorius su išmetamųjų dujų rekuperacija iš tiesų yra efektyvesnis, palyginti su klasikine konstrukcija. Vienintelis rimtas jo trūkumas – didelio rūgštingumo kondensatas, kurį reikia kažkur utilizuoti.

Rašykite komentarus žemiau esančioje blokinėje formoje. Neatmestina, kad Jūs turite informacijos, galinčios papildyti straipsnyje pateiktas žinias. Užduokite klausimus, dalinkitės savo patirtimi renkantis ir naudojant kondensacinius katilus, talpinkite nuotraukas straipsnio tema.