Принцип работы конденсационных котлов. Почему КПД выше 100%?

Одной из наиболее инновационных технологий в производстве тепла является использование водяных паров, образующихся при горении углеводородов. Реакция горения сопровождается выделением тепла. Конечными продуктами сгорания являются углекислый газ и водяные пары. Выделяемое тепло называется высшей теплотой сгорания (Qdi). Пары воды, присутствующие в дымовых газах, нагреты до температур в 130-180 С. Для того, чтобы испарить воду, необходимо потратить тепло, которое выделяется при обратном переходе из газообразного состояния в жидкое. Это тепло, называют скрытой теплотой конденсации. Оно является постоянно известной величиной при определенных температурах и давлении.

В конденсационных котлах применяется новая технология, которая позволяет использовать процесс конденсации для того, чтобы получить тепло от отходящих дымовых газов. По такому принципу работают например котлы De Dietrich.

Свободная теплота, получаемая по технологии конденсации, равна сумме низшей теплоты сгорания Qdi и скрытой теплоты конденсации, и называется высшей теплотой сгорания Qds.

Для метана эти значения таковы:

Qdi = 34   Мдж/м3Qds = 37,7 МДж/м3

Этот пример показывает, насколько существенная разница между этими значениями. Экономия энергии при использовании теплоты конденсации составляет 11%. Вот эти 11% и «плюсуют» к показателям КПД производители котлов. Ничего общего с КПД с точки зрения физики это не имеет, а можно рассматривать данный показатель сугубо как маркетинговый ход.

Необходимо помнить некоторые нюансы, возникающие при использовании конденсационных котлов:

1. Скрытая теплота извлекается только из воды, содержащихся в дымовых газах. Если в дымовых газах, то при конденсации образуются очень агрессивные вещества (например, серная кислота), которые неблагоприятно воздействуют на материалы теплообменника.

2. Для конденсации водяных паров требуется охлаждение дымовых газов до точки росы. Поэтому конденсационный котел «накрученный» на 75-80 °С температуры «подачи» теряет свое преимущество в экономичности и по сути является просто дорогим традиционным газовым котлом. Поэтому рекомендуется проектировать систему отопления для таких котлов с учетом эффективной работы в условиях «низкой» температуры подачи в 45-60 °С. Например, использовать стальные панельные радиаторы или системы водяного теплого пола, которые способны быстро отдавать достаточное количество тепла.