Рекуператоры для водогрейных котлов средней мощности

С. Тишаев

Украинский рынок промышленных водогрейных котлов средней мощности (100 – 500 кВт) характеризуется огромным разнообразием. Данный диапазон мощностей соответствует теплопотреблению объектов различного назначения с децентрализованным отоплением – жилых и промышленных зданий с отапливаемой площадью от 600 – 700 м² до 5500 – 7000 м². Современные котлы, как правило, позволяют установку и работу в каскаде, и спектр применения аппаратов данного диапазона расширяется еще больше. Эффективная работа котлов средней мощности непосредственно отражается на стоимости эксплуатации теплового оборудования ЖКХ

На украинском рынке присутствуют котлы отечественных и зарубежных производителей. Спектр водогрейных котлов средней тепловой мощности включает чугунные и стальные котлы (со стальными и медными теплообменниками). По характеру горения и движению продуктов сгорания в теплообменниках котлы могут быть с атмосферной и вентиляторной горелкой, с реверсивной или прямоточной топкой, двух, трехходовые и т. д.

Образование кислотного конденсата

Общей тенденцией современных водогрейных котлов является высокий КПД (91–96%) и, соответственно, низкая температура уходящих дымовых газов (от 95°С – при работе на природном газе и 120°С – при работе на дизельном топливе). Дальнейшее увеличение КПД таких котлов возможно только с применением конструкций из нержавеющей стали. Это объясняется (при достижении точки росы) возникновением кислотного конденсата из паров воды, содержащихся в уходящих газах.

Отбор низкопотенциального тепла

С другой стороны, использование низкопотенциального тепла уходящих газов при снижении их температуры до 37–40°С повышает КПД котлов на 6–12%, позволяя экономить топливо и существенно снижая эксплуатационные расходы на теплоснабжение. Производители по-разному решают эту задачу. Наиболее распространен подход, заключающийся в изготовлении конденсационных котлов специальной конструкции со встроенным низкотемпературным теплообменным блоком (как правило, из нержавеющей стали или медных сплавов). Тогда котлы переходят в разряд конденсационных и в совершенно другую ценовую категорию.

Однако существует и другой подход: использование вспомогательного оборудования – выносных рекуператоров, которые также представляют собой теплообменники типа «дымовые газы – вода». Такие рекуператоры изготовляются рядом производителей и могут устанавливаться по ходу движения продуктов сгорания практически для любых водогрейных котлов – как новых, так и уже эксплуатируемых.

При диапазоне цен на такое оборудование 44 – 220 €/кВт (тепловой мощности), сроки окупаемости по сберегаемому топливу составляют, соответственно, 0,5–2,4 отопительных периода (длительность отопительного периода принята 4400 ч/год), при правильно выбранной тепловой мощности и схеме подключения рекуператора, и при цене на природный газ 6 957,9 грн за 1 тыс. м³.

Устройство рекуператоров

На европейском рынке рекуператоры для своих водогрейных котлов широко предлагают такие крупнейшие производители, как Buderus, De Dietrich, Ferroli, ICI Caldaie, Riello, Viessmann, Froeling (рис. 1). Выносной рекуператор конденсационного типа марки Totaleco, производимый компанией Ygnis, Франция, рис. 2, представляет собой гладкотрубный теплообменник, изготовленный из нержавеющей хром-никель-молибденовой стали Inox 316 L и помещенный в теплоизолированный корпус из листовой стали.

Рис. 1. Котел Froeling с рекуператором

Рис. 2. Схема рекуператора

Для эффективного использования подобных рекуператоров следует применять схемы подключения гидравлической системы (систем), рекомендуемые производителем. Существует достаточное количество таких схем для различного применения рекуператоров, например, для подогрева воды в плавательных бассейнах, обеспечения предварительного подогрева в контурах ГВС (таким образом, рекуператоры выполняют функцию экономайзера), центрального воздушного отопления и т. д. Ниже даются наиболее часто применяемые общие схемы подключения рекуператоров Totaleco.

1. Схема включения рекуператора в отопительный контур с одним котлом

Данная схема (рис. 3) характеризуется наличием дополнительной гидравлической стрелки – малого разделителя. Он необходим для организации непрерывной циркуляции через рекуператор теплоносителя с самой низкой температурой в контуре благодаря насосу.

Рис. 3. Подключение рекуператора к одному котлу

2. Схема включения рекуператора для работы котлов в каскаде

Рекуператор для каскадной схемы установки (рис. 4) выбирают по тепловой мощности одного котла (или двух – при каскаде из 4-х котлов).

Рис. 4. Рекуператор для каскада котлов

Однако в этом случае необходима установка специальной версии рекуператора Totaleco Turbo. Этот аппарат оснащен вентилятором.

Рекуператоры для твердотопливных котлов

Технология восстановления скрытой энергии с помощью рекуператоров применима и для твердотопливных (пеллетных) котлов. Например, уже установленные пеллетные котлы Froeling марки P4 Pellet мощностью 15 -60 кВт P4 можно дооснастить дополнительным конденсационным теплообменником, см. рис. 5. Это позволяет увеличить КПД котла до 104% (Hi). Конденсат сливается в канализационную систему, рис. 6. Для подключения рекуператора нужен влаго- и кислотостойкий жаропрочный дымоход.

Рис. 5. Рекуператор для твердотопливного котла

В странах Западной Европы, где цена топлива довольно высока, подобные аппараты хорошо зарекомендовали себя для снижения эксплуатационных расходов и при установке нового теплового оборудования, и для повышения энергоэффективности уже работающих водогрейных котлов.