Порівняння ефективності котлів

Доброго дня, шановні колеги та споживачі, яких цікавить тема котлів. Мене звати Кезля Євген Олексійович, мені 58 років, з яких 37 (тобто все трудове життя) я займаюсь котлами. З 1980 по 1993 – це були вітчизняні котли ДКВР та ДЕ. Працюючи к КІБІ (я працював там 13 років викладачем), ми під керівництвом Шевцова Дмитра Семеновича переводили парові котли у водогрійний режим. К.к.д. котлів при цьому збільшувався с 90 до 95%, а економія палива була не менш 20%. Так вперше я зрозумів, що к.к.д. важливий, але не одиничний критерій ефективності котла.

22 роки з 1993 по 2014 довелося займатися німецькими котлами Viessmann. Останні два роки продаю німецьки котли Wolf. Виникає питання, чи можна порівнювати котли Viessmann та Wolf. У чому відмінність та які котли краще? Питання складне та на нього відповісти однозначно неможливо. Крім цього, існує велика кількість типів котлів та порівняння різних типів котлів некоректно. Все, що написано нижче, відноситься до побутових настінних газових котлів.

Всі виробники котлів порівнюють "свій" котел з "чужими". Но таке порівняння робиться, як правило, з ціллю довести, що «свій» котел кращій, саме цьому вони не об’єктивні та призводять до конфліктів.

Для того, щоб не створювати подібні конфліктні ситуації мені прийшла ідея порівнювати "свій" котел з ідеальним, тобто з таким, в якому реалізовані всі відомі на сьогодні технічні рішення, збільшуючи його ефективність. Як тільки виникла ідея про ідеальний котел, рішення знайшлося дуже швидко. Ідеальний котел – це котел три нулі "0" "0" "0". "0" – відсутність мінімального обмеження будь-якого параметру. Саме ідеальний котел немає обмежень мінімальної температури котлової води, мінімальної витрати котлової води та мінімальної потужності.

"0"

Перший "0" – мінімальна температура котлової води. Тобто в ідеального котла не існує обмеження мінімальної температури котлової води. Такі котли існують – це конденсаційні котли. Но відразу виникає наступне питання. Теплообмінники конденсаційних котлів роблять із силуміну та з нержавіючої сталі. Який матеріал краще? Мій варіант відповіді – краще той матеріал, який забезпечує найбільш ефективний теплообмін в котлі, що дозволяє котлу споживати менше палива.

Як відомо найбільш ефективний теплообмін при протитечії: продукти згоряння та конденсат рухаються згори донизу, а вода, що нагрівається, рухається знизу до гори. При протитечії весь потік відхідних газів охолоджується холодним зворотнім теплоносієм та відбувається повна конденсація водяних парів з продуктів згоряння. Такий найбільш ефективний теплообмін реалізовано в силуміновому теплообміннику.

В стальному теплообміннику у вигляді спіральної трубки реалізований перехресний тік, при якому холодним зворотним теплоносієм охолоджується тільки частина продуктів згоряння з конденсації водяних парів. Частина продуктів згоряння охолоджується гарячим подавальним теплоносієм без утворення конденсату. Такий теплообмін менш ефективний.

Якщо котел укомплектований датчиком температури зовнішнього повітря, то він працює по опалювальному графіку – температура котлової залежить від температури зовнішнього повітря. Але існує два варіанти роботи по опалювальному графіку: зі змінною ΔТ та з постійною ΔТ.

Робота по опалювальному графіку з постійною ΔТ призводить до більш низької температури теплоносія, до більш низької температурі відхідних, та як наслідок до меншого споживання газу котлом. Реалізована робота по опалювальному графіку з постійною ΔТ може бути тільки в протиточному теплообміннику.

Висновок: протиточний силуміновий теплообмінник забезпечує повну конденсацію водяних парів із продуктів згоряння та роботу по опалювальному графіку з постійною ΔТ, та як наслідок зменшене використання газу котлом.

"0"

Другий "0" – мінімальна витрата теплоносія через котел. В ідеальному котлі не повинно бути мінімального обмеження витрати котлової води. В газових побутових настінних котлах ця умова реалізується шляхом вимикання котлового насосу при відсутності потреби в теплі та відсутності небезпеки замерзання системи. Небезпека замерзання визначається датчиком температури зовнішнього повітря, налаштованим на заводі на +2 °С. У себе вдома, з міркувань комфорту, я змінив заводське налаштування +2 °С на +6 °С, так як при такій температурі не виникають зони холоду у вікон та зовнішніх стін при вимкненому котлі та котловому насосі.

Висновок: комплектація котла датчиком температури зовнішнього повітря дозволяє не тільки керувати котлом за опалювальним графіком, а також вимикати пальник та насос котла при відсутності запита на тепло та небезпеки замерзання.

"0"

Третій "0" – мінімальна потужність котла. В ідеальному котлі не повинно бути мінімального обмеження потужності котла. Таких котлів не існує. Якщо третя умова нездійсненна, то виникає запитання – а яким повинен бути діапазон модуляції потужності котла. Відповідь випливає із розрахунку тепловтрат, які в розрахунковій точці для Києва розраховуються для ΔТ 42 °С (20 °С внутрішня температура та -22 °С зовнішня температура). Із другої умови випливає, що насос та пальник вимикається при +6 °С, ΔТ в цій точці 14 °С (20 °С - 6 °С). ΔТ 14 °С (а отже і потужність) в момент вимикання пальника складає 33% від ΔТ 42 °С (від 100%).

Висновок: оптимально достатній діапазон модуляції потужності 1:3. АЛЕ!!! 1:3 відносно потужності системи опалення (СО), а не відносно потужності котла.

Потужність СО типового дому площею 150 м²:

• Типовий дім часів СРСР (споруди до 1991 року) стіна 2К – 22 кВт
  діапазон модуляції СО від 7 до 22 кВт
• Типовий дім для України стіна 2К + 100 мм теплоізоляції – 12 кВт
  діапазон модуляції СО від 4 до 12 кВт
• Типовий дім для Німеччини стіна 2К + 200 мм теплоізоляції + механічна вентиляція з рекуперацією – 6 кВт
  діапазон модуляції СО від 2 до 6 кВт

Крім опалення котел забезпечує гаряче водопостачання (ГВП). Потреба в теплі ГВП складає 27 кВт (18 кВт душ + 9 кВт мийка або умивальник).
Діапазон модуляції с урахуванням ГВП складає:

• Типовий дім часів СРСР стіна 2К – 22 кВт
  діапазон модуляції СО від 7 до 27 кВт
• Типовий дім для України стіна 2К + 100 мм теплоізоляції – 12 кВт
  діапазон модуляції СО від 4 до 27 кВт
• Типовий дім для Німеччини стіна 2К + 200 мм теплоізоляції + механічна вентиляція з рекуперацією – 6 кВт
  діапазон модуляції СО від 2 до 27 кВт

Висновок: фірма Wolf має для України ідеальний конденсаційний настінний газовий котел FGB-K-28 з діапазоном модуляції 4 - 27 кВт, в якому реалізовані всі описанні технічні рішення. Ціна такого котла 1 180 €. У порівнянні з традиційним не конденсаційним котлом за рахунок економії газу (до 30%) він окупається максимум за три роки.

Фірма Wolf має ідеальний котел для Німеччини CGB-2-14 з діапазоном модуляції 1,8 – 14 кВт. Гарячу воду такий котел готує в ємкісному бойлері. Але такий котел приблизно у два рази дорожче.