На данный момент все чаще при выборе отопительной техники люди задаются вопросом: какой котел выбрать, водогрейный или конденсационный? Эта тема является актуальной, так как конденсационный котел имеет более высокий КПД по сравнению с традиционным, а значит, является более экономным с точки зрения потребления газа. Вместе с этим возникает следующий вопрос: может ли КПД конденсационного котла быть более 100%?
Как водогрейный, так и конденсационный котел выполняют одну и ту же функцию: нагревать теплоноситель для отопления и, при необходимости, готовить горячую воду. Так в чем разница?
В выражении «КПД конденсационного котла больше 100%» ключевым словом является «больше». В котле теплоноситель нагревается за счет тепла, выделенного при сжигании газа:
-
QG = Н1 * V — количество теплоты, полученное при сжигании газа объемом V и низшей теплотворной способностью Н1(Дж);
-
QT = С * M * (Т2—Т1) количество теплоты, отданное на нагрев теплоносителя массой М с удельной теплоемкостью С от температуры Т1 до температуры Т2 (Дж);
-
η = QT / QG * 100% — КПД котла,
-
η = 100% — КПД идеального водогрейного котла.
В конденсационном котле конденсационный режим наступает тогда, когда температура теплоносителя обратной магистрали будет ниже точки росы — температуры, до которой должны охладиться отходящие газы, чтобы содержащиеся в них пары‚ воды достигли состояния насыщения и начали конденсироваться в жидкость. Для природного газа эта температура ТР = 57 °С.
При охлаждении отходящих газов ниже точки росы выпадает конденсат и выделяется дополнительная теплота, которая в водогрейном котле уходила с парами воды в атмосферу.
-
QК = R*МК — количество теплоты, выделившееся при конденсации водяных паров (Дж), где
-
R — удельная теплота парообразования (конденсации) (Дж/КГ);
-
МК — масса выделившегося конденсата (кг);
-
QТК=ОТ+ОК количество теплоты, отданное на нагрев теплоносителя в конденсационном котле (Дж).
Таким образом, теплоносителю передано дополнительное количество теплоты за счет сконденсировавшихся водяных паров в отходящих газах, а значит, и сжигаемый газ мы использовали более эффективно, т. е.:
-
QGK = НS*\/ — количество теплоты, полученное при сжигании газа объемом V в конденсационном котле (Дж), где
-
НS — высшая теплотворная способность газа (количество теплоты, выделяемое при полном сгорании 1 м3 сухого природного газа, включая теплоту конденсации водяного пара при охлаждении продуктов сгорания).
Мы объяснили слово «больше», теперь разберемся в словосочетании «больше, чем 100%», В России за 100% принят КПД традиционного водогрейного котла. Мы выяснили, что в конденсационном котле выделяется дополнительная теплота на нагрев теплоносителя, а значит, и КПД его должен быть выше. Но КПД выше 100% быть не может?
Как же поступить?
Есть два пути. Первый — принять за 100% КПД конденсационного котла. Второй — считать, что КПД конденсационного котла может быть больше 100%. Так как первый путь требует изменения существующей системы расчета, выбираем второй. КПД больше 100% — КПД условный (за отсутствием нормативной базы), но хорошо работающий с точки зрения расчетов. Так каким же может быть максимальный КПД у конденсационного котла? Из приведенных выше вычислений можно записать:
-
ОGK = НS * \/ — количество теплоты, полученное при сжигании газа в конденсационном режиме (ДЖ);
-
ОG = HI * \/ — количество теплоты, полученное при сжигании газа в водогрейном режиме (Дж);
-
ОК = НS * \/ — HI * \/ — количество теплоты, выделившееся при конденсации водяных паров (Дж):
-
η = QTK/ QG * 100% — КПД конденсационного котла;
-
ηK = (QT+QК / QG) / 100% = (1 + QК / QG) * 100% = (1 + (НS - НI) / НI) * 100%
Подставив численное значение для высшей и низшей теплотворной способности природного газа, получим:
-
ηK = (1 + (З7,78 - 34,02 ) / З4,02) * 100% = (1+0,11) * 100%, ηK = 111% — КПД идеального конденсационного котла.
Применение конденсационной техники позволяет снизить потребление невозобновляемых источников энергии, в нашем случае это природный газ, а также снизить выбросы МОх в атмосферу.
Владислав Дубченков, руководитель филиала 000 «Виссманн» (Екатеринбург)