Единственный способ защиты котла отопления от конденсата
Фото: Twitter
TEPLOKARTA 04.02.2020 161

Существует несколько сборок трубопроводов и связанных с ними элементов управления, которые могут выполнять роль тепловой муфты для системы отопления, использующей котел

Все котлы, сжигающие углеводородное топливо (природный газ, пропан, нефть, дрова), в качестве побочного продукта сгорания производят водяной пар.

Около половины котлов, продаваемых в мире, представляют собой тепловые агрегаты с теплообменниками из чугуна, стали или меди. При их разработке предполагается, что они должны эксплуатироваться в условиях, которые не позволяют этому водяному пару конденсироваться на теплообменных поверхностях.

Здесь ключевым словом можно считать «предполагается», но это не означает, что в этих котлах дымовые газы не будут периодически образовывать конденсат. Есть такая шутка: «Любой котел может стать конденсационным». И она на 100% соответствует действительности.

Все котлы на углеводородном топливе образуют конденсат. При достаточно низкой температуре обратной воды любой котел на углеводородном топливе будет работать с устойчивой конденсацией дымовых газов. В дополнение к коррозии котла, эта конденсация может быстро разрушить дымоход из оцинкованной стали и даже кладочные трубы.

Понятие «устойчивая конденсация» имеет не меньшее значение. Все котлы на углеводородном топливе испытывают периодическую конденсацию дымовых газов после холодного запуска. Это происходит потому, что температура поверхности нагрева теплообменника котла находится значительно ниже точки росы водяного пара в потоке дымовых газов.

Однако, правильно спроектированный баланс системы позволяет в обычном котле достигнуть быстрого нагрева внутренних поверхностей выше точки росы и испарить начальный конденсат, и предотвратить его повторное возникновение в течение оставшегося цикла горения. Кратковременная прерывистая конденсация дымовых газов к проблеме не относится.

Находиться, по возможности, выше точки росы

Ключом к предотвращению появления постоянной конденсации дымовых газов служит поддержание температуры воды на входе в котел выше точки росы, когда это возможно. Однако, многие современные гидравлические системы рассчитаны на гораздо более низкие температуры.

В некоторых случаях они содержат компоненты с гораздо большей тепловой массой по сравнению с их предшественниками, когда применялись ребристые трубы. Хорошим примером служит подогреваемая бетонная напольная плита, к нему же относится и система с большим резервуаром для хранения тепла.

Означает ли это то, что обычные котлы нельзя использовать с низкотемпературными излучающими отопительными приборами или системами с высокой теплотворной способностью? Однозначно, что нет. Существует множество вариантов смесительных узлов, которые снижают температуру воды на стороне подачи в систему. Но, разобравшись с этим, проблема с температурой воды на входе в котел не становится менее важной.

Если гидравлическая система отопления содержит много тепловой массы, то когда-нибудь настанет время, когда скорость поглощения тепла балансом системы (всеми компонентами, кроме источника тепла) от циркулирующей воды будет намного большей, чем существующая скорость тепловыделения источника генерации тепловой энергии.

Хороший пример, который некоторые читатели, несомненно, наблюдали - это когда теплая вода циркулирует через холодную бетонную плиту во время запуска системы в холодную погоду. Предположим, что изначально плита имеет температуру 7 °С, а вода с температурой 43 °С закачивается во встроенные контуры с той же скоростью потока, которая будет присутствовать при расчетной нагрузке. В таких условиях нередки случаи, когда вода, выходящая из плиты, будет иметь температуру всего около 12 °С.

Это почти в три раза превышает обычное падение температуры при расчетной нагрузке. В три раза большее ΔT при той же скорости потока означает, что наблюдается в три раза большая скорость поглощения тепла. Эта холодная плита ведет себя как «черная дыра», поглощая тепловую энергию. Она поглощает тепло из потока воды гораздо быстрее, чем котел может дать даже при максимальной выработке.

При этих параметрах будет происходить обильная конденсация. Если стоять рядом с газовым чугунным котлом, работающим в таких условиях, можно даже услышать, как конденсат капает с нижней части секций на трубы. Это явление не ограничивается газовыми котлами. Известны подобные примеры и с котлами, которые работают на жидком топливе.

Тепловая муфта (термомуфта)

Единственный способ обеспечить постоянную защиту от такого явления - это создать способ, при котором котел, в случае необходимости, можно термически отсоединить от этого «жадного» баланса системы. Для этого понадобится тепловая муфта, которая может полностью регулировать скорость передачи тепла от котла к нагрузке.

В транспортном средстве механическая муфта регулирует передачу механической энергии от двигателя к трансмиссии. Когда педаль сцепления нажата полностью, двигатель и трансмиссия отсоединены. Когда педаль сцепления частично нажата, происходит частичная передача механической энергии от двигателя к трансмиссии.

Когда педаль сцепления полностью отпущена, между двигателем и трансмиссией возникает максимальное сцепление. Это позволяет трансмиссии получать механическую энергию с той же скоростью, с которой двигатель ее создает.

Тепловая муфта аналогична механической муфте. Разница лишь в том, что она регулирует передачу тепловой энергии, а не механической.

Для постоянной защиты котла от устойчивой конденсации дымовых газов тепловая муфта должна выполнять обе следующие функции:

1. Она должна определять и реагировать на изменение температуры на входе в котел;

2. Она должна обеспечивать возможность полного отключения котла от нагрузки, когда это необходимо.

Существует несколько сборок трубопроводов и связанных с ними элементов управления, которые могут выполнять обе эти функции, играть роль тепловой муфты для системы отопления, использующей котел. Существуют также узлы трубопроводов, которые, как полагают некоторые практикующие специалисты, выполняют эти функции, но в действительности бывает так, что их оказывается недостаточно.

 

Источник: John Siegenthaler. How to use a variable-speed circulator for boiler protection

Комментарии

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности