Всем доброго дня! Прочитал тут на днях пост «Мифы строительства 17: Конденсационный котёл — это выгодно?». Спасибо @findeler, что не поленился написать, да еще и с картинками. С чем-то из этого поста я согласился, с чем-то категорически нет. А когда почитал комментарии, стало даже немного обидно за конденсационную технику и за то, что даже тот, кто не понимает, пытается вставить свое некомпетентное слово, вводя в заблуждение честный народ. Простите если кого-то задел своими словами, но это факт!
Эта несправедливость всколыхнула мое нутро, вчера хорошенько все обдумал и решил создать серию постов про отопление. Тема актуальная. Прошу никого не обижаться, а @findeler отдельное спасибо, что поднял эту тему.
Так получилось, что жизнь моя напрямую связана с котельным оборудованием и инженерными системами. Я долгое время занимался проектированием инженерных систем как коммерческих и жилых объектов, так и крупных промышленных объектов. Все объекты я не только выдавал на бумаге, но и вел до запуска в эксплуатацию, поэтому каждому монтажнику приходилось доказывать, что не ты «олень», а он дурак и неправильно делает и как делать нужно. Так я получил драгоценный опыт. На данный момент занимаюсь именно котельным оборудованием и отоплением, а конкретно обучением персонала тому, как делать нужно, а как не нужно.
Заголовок поста говорит о самом горячем обсуждении в комментах к тому посту. Мол такой высокий КПД — это бред, не бывает больше 100%, это открытая система или это коммерческие уловки. Давайте разбираться.
Сразу вспомним физику школьной программы. Помните, когда нужно было посчитать количество энергии, затрачиваемое на испарение 5 литров воды с температурой 100 С. Или типа того. Так вот там фигурировало понятие как скрытая теплота испарения/парообразования = скрытой теплоте конденсации/конденсатообразования. Вспомнили.
Дальше идем к топливу. Любое топливо имеет две теплоты сгорания: высшую и низшую.
Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.
Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара.
Хм… Получается, что высшая теплота сгорания = низшей теплоте сгорания + скрытой теплоте парообразования.
По справочным данным разница между высшей и низшей теплотой сгорания составляет 11% для природного газа.
Разобрались.
Другой момент. @findeler правильно написал, что суть конденсационного котла в том, чтобы охладить дымовые газы до низких температур (ниже точки росы; для сжигания природного газа точка росы – 57С), после чего на поверхности теплообменника начинается выпадение конденсата и выделение скрытой теплоты конденсации. Нормальная температура дымовых газов конденсационных котлов лежит в пределах 40-75С. Большинство современных котлов оснащены датчиком температуры дымовых газов с аварийной отсечкой примерно в 100С, т.е. котел выключается по аварии, если дымовые газы поднимаются до такой температуры. Обычная температуры дымовых газов для традиционных котлов от 120 до 250С. Причем 120 говорит не об эффективности, а наоборот: у атмосферных котлов невозможно регулировать объем подаваемого воздуха, в результате чего дымовые газы разбавляются большим количеством «прохладного» засасываемого воздуха из помещения. Для того, чтобы достичь низкую температуру дымовых газов, нужна бОльшая площадь теплообменника. А это влечет за собой, опять же, повышение КПД.
Итак, опять физика. Q=mc∆T. Т.е. количество теплоты = масса продуктов сгорания*теплоемкость продуктов сгорания*разница температур в начале и в конце процесса. Отсюда получаем, что чем больше разница температур, т.е. чем сильнее охлаждаем дымовые газы, тем больше дополнительной энергии получаем. Производители обозначают эту цифру в 5-7%.
Итого посчитаем, чему равен КПД конденсационного котла:
КПД традиционного современного котла приблизительно равен 92% (практически у любого производителя)
+ КПД за счет конденсации водяных паров – максимум 11%
+ КПД за счет большей площади теплообменника – 5-7%
ИТОГО: КПД 108-110%
Да как так-то? Почему больше 100%?
Ответ кроется в истории теплотехники. Когда выводились теплотехнические формулы ученые уже понимали, что есть высшая и низшая теплота сгорания. Но в то время отсутствовали материалы, способные долгое время выдерживать эксплуатацию в условиях сильно нагретого кислотного коктейля, потому что конденсат из себя представляем смесь кислот (pH = 2,5-5). Точнее был один материал – стекло, на котором и были проведены необходимые практические опыты. Но практического применения стеклянный котел вряд ли бы нашел. Поэтому для расчета КПД приняли низшую теплоту сгорания как международный стандарт. Но в 70-е годы прошлого столетия произошел качественный прорыв в материалах. Появились нержавеющие сплавы, способные без проблем работать в таких условиях. Компании разработали конденсационные котлы с КПД вырывающимся далеко за 100%.
Другими словами КПД 108% - это значение на 8% больше, чем могли предположить наши предки-ученые в практическом применении.
Хорошо! Тогда мир подошел к тому, чтобы использовать высшую теплоту сгорания при расчете КПД. Но это неправильно для традиционных котлов, в них же нет конденсации.
Итак, если пересчитать КПД конденсационного котла по высшей теплоте сгорания, получаем вполне удобную цифру в 97-98%. Весьма и весьма эффективный. Но для сравнения если пересчитать КПД традиционного котла, оно уйдет на отметку в 80-82%.
Так что для сравнения этих показателей многие производители указывают в технических паспортах 2 значения КПД как для традиционных, так и для конденсационных котлов, чтобы их можно было корректно сравнивать.
Надеюсь понятно объяснил. Следующая часть будет про эффективность конденсации с течении года и кривые отопления и отопительные графики.
