Модулиращи кондензни котли

Кондензните котли с опция за модулиране на мощността позволяват повишаване на ефективността на горене до 96% (и повече), за разлика от конвенционалните (некондензни) отоплителни котли, при които този показател е в диапазона до 80%. Системите с възможности за модулиране предлагат избор от различни степени на интензивност на горене, чрез които гъвкаво и ефективно могат да бъдат покрити променливите нужди от отопление или от комбинирано отопление с производство на битова гореща вода (БГВ) на една сграда. Те могат да бъдат едно- или двуконтурни в зависимост от потребностите и вида на обекта.

През последните години все повече кондензни котли с модулиращи горелки се инсталират при ретрофит на съществуващи системи. Пазарът на отоплителни котли като цяло се измества към кондензни модели с възможности за модулация, при които са налице съществени разлики в дизайна и експлоатационните характеристики в сравнение с традиционните им аналози.

Технологични особености

По-старата генерация отоплителни котли разполага само с един режим на работа – "включено/изключено". При тях интензитетът на горене е само в условия на пълна мощност. Когато нуждите от отопление на сградата обаче са по-ниски от капацитета на котела, той е принуден да премине цикъла "включване – задоволяване на топлинните потребности при пълна мощност – изключване". Колкото по-голяма е разликата между топлинното натоварване и мощността на водоподгревателя, толкова повече на брой цикли преминава системата, като всеки от тях води до загуби на енергия, както и до ненужно износване на компонентите. Сред рисковите системни елементи са електрическите релета и контакти, които могат да издържат само на определен брой цикли и необходимо да бъдат заменяни по-често.

Предимствата на системите с възможности за модулация на мощността са много: намаляват топлинните загуби вследствие на по-големия брой по-кратки цикли, редуцира се износването на компонентите на инсталацията, а в допълнение е възможно постигането и на много по-висока топлинна ефективност. При модулиращите котли с кондензна технология ефективността зависи от температурата на водата, която се връща в системата. Колкото по-ниска е тя, толкова по-висока е ефективността. Ниската температура на постъпващия обратно в котелната инсталация воден поток, който е преминал през цикъла на циркулация, се определя не само от дизайна на водоподгревателя, но и от този на цялата система, както и от сезона.

Принципи на технологията

Развитието в сегмента на отоплителните котли с кондензна технология води до налагането на по-иновативни дизайни със стъпково регулиране на интензитета на горене, както и на такива с възможности за модулиране между фиксирани ниски и високи степени на мощност. При моделите с вентилатори модулацията се извършва посредством редуциране на потока въздух и гориво към котела.

За да се постигне по-висока ефективност на горене, при отоплителните котли с модулиращи горелки се използва фактът, че основен страничен продукт от изгарянето на въглеводороди е водната пара. Под формата на пара водата съдържа латентна топлинна енергия (топлина на изпаряване), която се освобождава при кондензирането й обратно в течно състояние. При кондензното отоплително оборудване водната пара в изгорелите газове от горивната инсталация се втечнява в топлообменник, а освободената топлина се връща обратно в системата за водоподгряване. Без кондензиране на димните газове най-високата ефективност на изгаряне, която един отоплителен котел на газ или пропан е способен да постигне, е около 88%.

Повечето некондензни газови системи са с фабрична настройка да функционират при около 82-86% ефективност. Задава се малко по-ниска от максималната ефективност, за да се избегне прекомерна кондензация на изгорелите газове, повреда на системата вследствие на киселинния състав на кондензата, както и изхвърляне на прекалено голямо количество отпадна топлина в атмосферата.

Експлоатационни специфики

При широко използваните въздушно-газови смеси точката на оросяване на изгорелите газове е около 54-55°C (130°F). Факт е, че няма материали, които осигуряват перфектна топлопроводимост без загуби. Газовите слоеве в близост до топлообменника служат като изолационна бариера на основния изход на системата, водните обеми също възпрепятстват топлообмена. Обикновено температурата на постъпващата в системата вода е необходимо да бъде от порядъка на 51-52°C (125-127°F) или по-ниска, преди да настъпи процес на кондензация в топлообменника. Колкото по-ниска е температурата на рециркулираната вода, толкова по-висока става ефективността на котела, като това съотношение се запазва, докато водата не се охлади под 37°C (100°F).

Повечето модулиращи кондензни котли са проектирани така, че най-висока да е ефективността им в долната част на диапазона на регулиране на интензитета на горене. Под тази точка изолационните ламинарни потоци от страната на изхода за отработени газове затрудняват обмена на топлина още повече. При най-ниска мощност (степен на горене) и температура на водата, постъпваща в системата, около 37°C, модулиращите кондензни котли работят с 94-95% ефективност на изгаряне или повече.

Новости на пазара

При избор на модулиращ кондензен котел оборудването се оразмерява съгласно прогнозното средно количество топлинна енергия, от което ще се нуждае обектът за единица време. За да се постигне максимална ефективност, някои по-нови модели разполагат със специални температурни контролери, които измерват външната температура и я ползват като база за моментните топлинни потребности. Съгласно това те регулират работната температура на котела, като задават най-ниските стойности, които покриват тези топлинни потребности. Моделите от този тип обикновено разполагат и с термистори в началото и в края на циркулационния цикъл, които регулират мощността на горелката в зависимост от необходимото работно натоварване, като отчитат разликата в температурата на водния поток на входа и изхода на системата.

Друго интересно технологично решение в сегмента са т. нар. буферни резервоари за топлинна енергия – изолирани съдове, които се инсталират между котела и циркулационната система. Това елиминира нуждата от осигуряване на първичен и вторичен контур, както и негативния ефект на кратките и многобройни горивни цикли, който може да настъпи при дадени условия и да компрометира ефективността на котела.

Повечето нови модели котли с модулиращи горелки на пазара са оборудвани само с първичен контур, което понижава цената им вследствие на по-малкия брой необходими помпи, регулираща арматура и тръбопроводи. По-голямата им маса предотвратява кратките работни цикли. Тези системи обикновено се отличават и с по-широки проходи в тръбната система на горелките и топлообменниците, които спомагат за по-малък риск от корозия и запушване.