Отопительные котлы

Главная » СТАТЬИ » Отопительные котлы

БЫТОВЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ КОТЛЫ.

   Устройство, которое преобразует скрытую энергию энергоносителя в тепло называется " тепловым генератором". Самый распространенный вид тепловых генераторов для отопления жилых домов это - отопительный или водогрейный котел. Каким бы сложным и совершенным ни был этот вид теплового генератора в основе его лежит теплообменник- емкость, в которой с помощью энергоносителя нагревается теплоноситель- вода или антифриз. Этот теплоноситель поступает в систему отопления, где часть своей теплоты отдает на нагрев помещения. Охлажденный теплоноситель возвращается в теплообменник, где снова нагревается и т.д.
   Тепловые генераторы различаются, в первую очередь, по виду используемых энергоносителей. Энергоносители бывают:

• твердыми ( твердое топливо) - дрова, уголь, кокс, топливные брикеты и т. д.;
• газообразными- природный газ, сжиженный газ;
• жидкими - солярка, керосин, мазут, печное топливо;
• энергоносителем может быть электроэнергия;
• энергоносителем может служить любая среда с температурой не ниже +8° С, например, вода незамерзающего водоема или грунтовые воды. Технология "тепловых насосов" позволяет использовать эту низкотемпературную тепловую энергию для отопления;
• источником энергии для отопления может служить солнечная радиация.

Классификация бытовых отопительных тепловых генераторов

 Навесные котлы - их установка оптимальна при недостатке свободных площадей. Навесные котлы компактны - типичные габариты 850 * 500 * 400 мм. Вес, как правило, не более 50 кг. Они занимают очень мало полезной площади, что особенно важно  при поквартирном отоплении или при установке в небольших котельных, где не хватает места для другого оборудования - насосной станцияи бойлера ГВС, фильтровальная установка и т.д. Навесные котлы имеют ограничение по тепловой мощности : обычно не больше 35 кВт. Однако, такой мощности достаточно для отопления жилого дома площадью до 300 - 320 кв.м. Если же смонтировать два таких котла параллельно, «каскадом», то отапливаемая площадь увеличивается до 600 - 650 кв.м. При каскадном включении нескольких котлов отапливаемая площадь может быть значительно большей. Навесные котлы работают на природном газе и, в случае необходимости, легко перестраиваются на сжиженный газ.  Имеется много моделей навесных котлов, работающих на электроэнергии. Правда, для питания электрокотлов мощностью выше 6 кВт требуется трехфазная электроподводка, а установку котлов мощностью 10 кВт и выше необходимо согласовать с органами Энергонадзора.

По способу приготовления горячей воды навесные котлы разделяются:

• одноконтурные
• двухконтурные со встроенным бойлером
• двухконтурные с проточным теплообменником.

В первом случае водопроводная вода подается в отдельный бойлер и нагревается в нем до нужной температуры горячей водой, взятой от отопительного котла. Автоматика при этом управляет котлом таким образом, что до достижения заданной температуры воды в бойлере котел работает только на ее нагрев, отключая систему отопления. То есть отдает приоритет горячему водоснабжению (ГВС). Так как процесс этот достаточно быстрый, система отопления не успевает заметно остыть. В котле со встроенным бойлером теплообменник находится в корпусе котла и ограничен по объему габаритами навесного котла.

 В котлах с проточным теплообменником, как следует из названия, вода нагревается проходя через специальный теплообменник внутри котла. Производительность по горячей воде двухконтурных навесных котлов от 10 до 15 л/мин, при нагреве воды на 25-30 . Все навесные котлы имеют функцию, позволяющую в летний период работать только в режиме горячего водоснабжения, с отключенным отоплением.

Все навесные котлы оборудованы атмосферными газовыми горелками. Они работают при нормальном давлении воздуха, не нуждаясь в дополнительном наддуве.
Горелки бывают

• одноступенчатые
• двухступенчатые
• с плавной модуляцией пламени.

  В одноступенчатых горелках один режим горения. Пламя может только автоматически включаться или выключаться.
   В двухступенчатых горелках пламя автоматически (или вручную) переключается с номинального уровня горения на пониженный. Последнее происходит тогда , когда расход теплоты в котле невелик и достаточно небольшой энергии для ее пополнения. Такой прием увеличивает продолжительность цикла между включением и выключением горелки, что снижает ее износ и уменьшает расход топлива.
Горелки с плавной модуляцией еще более гибко реагируют на изменение температуры теплоносителя и делают процесс его нагрева еще более экономичным. В результате температура теплоносителя поддерживается в режиме, необходимом для поддержания постоянной температуры воздуха в помещении. Важным достоинством горелок, которыми оборудованы современные навесные котлы является то, что, благодаря особенностям своей конструкции, они хорошо приспособлены к работе на пониженном давлении газа. Конечно, мощность, которую выдает котел при пониженном давлении газа тоже понижается и это надо учитывать при проектировании. Но сами горелки при этом не прогорают и их эксплуатационный ресурс не уменьшается. 

Навесные котлы различаются по способу дымоотвода: с естественной  и принудительной тягой.
  У котлов с естественным дымоотводом продукты сгорания поступают в вертикальный дымоход и удаляются под действием естественной тяги. При этом к горелке должен поступать воздух в количестве, необходимом для поддержания горения. Для этого в помещении должно быть воздухозаборное отверстие или приточная вентиляция. Такие горелки называются горелками с открытой камерой сгорания.
  У котлов с принудительной тягой -  специальный вентилятор обеспечивает принудительную вытяжку дымовых газов и подачу воздуха к горелке. Котлы с принудительной тягой не требуют вертикальных дымоходов (хотя и могут их использовать).
Как правило: для подачи воздуха к горелке и отвода продуктов горения используется единый коаксиальный дымоход, так называемая «труба в трубе» или две раздельных трубы. Такой дымоход достаточно вывести через отверстие в стене на улицу.

Современные навесные котлы снабжены всеми необходимыми системами безопасности: защитой от перегрева, от нарушения режима дымоудаления, от поступления газа без воспламенения, от отключения электропитания. Многие модели имеют защиту от замерзания на случай отключения газа. Ионизационный контроль горения, применяемый в ряде моделей обеспечивает мгновенную блокировку подачи газа.
 Все модели навесных котлов, за очень небольшим исключением, имеют полную «обвязку», т.е. набор дополнительного оборудования, превращающий этот котел в «мини-котельную». Они комплектуются «группой безопасности», циркуляционным насосом (иногда двумя), расширительным мембранным баком, контрольно - измерительными приборами и т.п

НЕДОСТАТКИ НАВЕСНЫХ КОТЛОВ

• Как у всяких сложных систем вероятность отказа какого - либо агрегата выше, а ремонт дороже. Теплообменники в навесных котлах изготовлены из стали или меди. Ресурс их, естественно меньше, чем , например, у чугунных, которые в настенных котлах не применяются.
• Срок службы таких котлов фирмы-производители ограничивают10 годами.
• Сложная электроника выходит из строя от скачков напряжения в электросети и значительных отклонений напряжения питания от номинального. Поэтому покупка стабилизатора напряжения обязательна.
• Еще одна опасность, которая угрожает котлу - выход из строя проточного теплообменника горячего водоснабжения из-за плохого качества водопроводной воды. Теплообменник, имеющий тонкие каналы, «забивается» минеральными отложениями, растворенными в воде, от чего перегревается и прогорает. Чтобы избежать такой неприятности, необходимо с помощью фильтров добиться стандартного качества воды, либо своевременно проводить промывку специальными средствами. Пример . 

НАПОЛЬНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ КОТЛЫ

   Это самый массовый вид тепловых генераторов.По мощности, от 4 до нескольких сот кВт, они перекрывают весь диапазон возможных потребностей в отоплении индивидуальных домов. Они могут работать на всех используемых видах топлива .Самый популярный вид котлов - это котлы, работающие на природном газе. На сегодняшний день, природный газ - самый дешевый энергоноситель. Впрочем, любой котел, предназначенный для работы на природном газе, без особых трудностей может быть приспособлен к работе на сжиженном газе. Стоимость топлива, правда, резко возрастает.
Один из главных признаков, по которым отличаются котлы разных моделей, - материал теплообменника. Теплообменник может быть изготовлен из чугуна, стали, нержавеющей стали, и, в редких случаях, из меди. От материала теплообменника в первую очередь зависит срок службы котла.
   Чугун - самый долговечный и надежный материал. Он практически не подвержен коррозии и крайне редко прогорает. В дорогих моделях теплообменники изготавливаются из специальных марок серого чугуна, часто являющихся ноу-хау производителя. Такой чугун обладает повышенной пластичностью, большой однородностью структуры и высокой сопротивляемостью коррозии, что еще больше увеличивает его эксплуатационный ресурс. Теплообменники из чугуна служат 50 лет и более. Однако, чугун - материал хрупкий. Сильный удар может привести к образованию трещин. Чугун так же может треснуть, если в неостывший теплообменник попадет холодная вода. При частой смене воды с высокой жесткостью, внутри котла может образоваться накипь, которая приводит к локальному перегреву участков теплообменника и появлению микротрещин.
  Стальные теплообменники менее критичны к ударам и деформациям. Они в 2 - 2.5 раза легче чугунных. Однако, они быстрее прогорают и в более высокой степени подвержены коррозии, которую провоцирует конденсат, образующийся при понижении температуры внутри котла ниже «точки росы». Срок службы стальных теплообменников зависит от качества стали, ее толщины, условий эксплуатации и составляет от 5 до 15 лет. В дорогих моделях для увеличения эксплуатационного ресурса используются легированные и нержавеющие стали, применяются специальные технологии, предотвращающие образование конденсата. Такие котлы вполне успешно конкурируют с чугунными.
  
Важнейшей частью любого теплового генератора, работающего на газовом топливе, является горелка.
Все горелки , используемые в напольных котлах, относятся к одному из двух типов:

•  
  • горелки атмосферного типа
  • горелки вентиляторные или наддувные

   Атмосферные горелки всегда встроены в котел и являются его конструктивной частью. Работают они практически бесшумно.  Атмосферные горелки могут хорошо работать при пониженном давлении газа в магистрали. Однако, имеется одно «но». Если давление газа в процессе работы заметно возрастет, то необходимо перенастроить горелку на эту новую величину давления газа. В противном случае интенсивность горения тоже возрастет и пламя с течением времени может прожечь теплообменник котла. Если давление газа заметно упадет, то пламя может гореть, не отрываясь от горелки, т. е.«сесть» на нее. Тогда прогорает сама горелка. Результатом нестабильного давления газа становятся частые остановки котла и сокращение его эксплуатационного ресурса. Производить же перенастройку горелки всякий раз, когда меняется давление невозможно - это может делать только специалист.  Величина тепловой мощности котла, указываемая в его паспорте, подразумевает номинальное ( паспортное ) значение давления газа. При пониженном давлении газа уменьшается и мощность котла , что нужно учитывать при проектировании системы отопления. Если давление газа в магистрали ниже 150 мм. вод. столба и нестабильно, лучше использовать котлы с вентиляторными (наддувными) горелками. 

В вентиляторных горелках воздух в камеру сгорания нагнетается принудительно, а его поступление автоматически меняется в зависимости от требуемого режима работы горелки. Такие горелки устойчиво работают при пониженном и нестабильном давлении газа. Однако они имеют два существенных недостатка - высокий уровень шума, требующий дополнительных затрат на звукоизоляцию и высокую стоимость, в 2 - 3 раза превышающую стоимость атмосферной горелки. Как правило, наддувные горелки не являются частью котла, а навешиваются к нему (поэтому их еще называют навесными). С этим связано и их преимущество: котлы, которые коммутируются с навесными газовыми горелками, дают возможность использовать и навесные жидкотопливные (дизельные) горелки. Такие «двухтопливные» котлы применяют тогда, когда подача газа нерегулярна или его подводка ожидается не скоро. Газовые горелки в напольных котлах, как и в навесных, бывают одно, - двухступенчатые или с плавной модуляцией.  В дорогих котлах встречаются двойные атмосферные горелки, использование которых позволяет заметно увеличить их эксплуатационный ресурс и поднять КПД котлов. Двухступенчатые горелки и горелки с модуляцией пламени увеличивают ресурс котлов, снижают расход топлива, повышают «гибкость» регулирования теплового режима. Разумеется, они предпочтительнее одноступенчатых.

                   ЖИДКОТОПЛИВНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ КОТЛЫ

Подавляющее большинство из них работает на дизельном топливе - солярке. Значительно реже используется мазут и печное топливо.
  Устройство и принцип работы жидкотопливных котлов не отличаются от газовых. Они могут иметь как чугунные, так и стальные теплообменники. Главное различие в способе использования энергоносителя, т. е. в конструкции горелки. Поэтому многие модели котлов предусматривают работу на двух видах топлива. Для этого достаточно иметь две специализированные горелки и менять их в случае смены вида топлива. Мощность таких двухтопливных котлов может быть от 10 кВт до нескольких тысяч. Правда, жидкотопливные котлы бывают только в напольном исполнении в отличие от газовых, которые могут быть и навесными.
Если дизельное топливо - единственный энергоноситель и не предполагается переход на газ, то можно использовать котлы со встроенной дизельной горелкой. Такие котлы недороги, имеют стальной теплообменник, что снижает их вес, проточный водонагреватель и комплектуются, как правило, полной «обвязкой». Для работы на жидком топливе нужны специальные горелки. Они называются вентиляторными или наддувными. Их особенность состоит в том, что они оборудованы специальным вентилятором, который нагнетает воздух в камеру сгорания горелки (поэтому вентиляторные горелки имеют большую шумность). Если котел двухтопливный, солярка + газ, то газовая горелка тоже должна быть вентиляторной. И в этом случае повышенного шума не избежать, даже перейдя на газ. В дорогих котлах принимаются специальные меры для снижения шума от горелок, но радикальное решение проблемы шума - это устройство котельного пункта в отдельном строении.
При выборе дизельного котла имеет значение такой параметр горелки, как глубина всасывания топлива (забора). Так как топливные баки часто зарывают в землю, то глубина всасывания показывает максимальную глубину с которой топливо может быть подано горелку.
  Недостатки жидкотопливных котлов.

  Первое - это, конечно, высокая стоимость в эксплуатации и шумность работающей горелки. Для борьбы с ней необходимо предусмотреть хорошую звукоизоляцию помещения котельного пункта, если он расположен в жилом доме.
  Второе - электрозависимость жидкотопливного котла. Даже кратковременное отключение электричества требует присутствия человека для повторного запуска котла.
  Третье - при низких температурах воздуха требуется подогрев топливопровода, так как температура топлива не должна быть ниже + 5 С. В противном случае топливо густеет, фильтры забиваются и котел останавливается. Дизельный котел требует к себе постоянного внимания и дополнительного ухода.
Но есть у дизельных котлов и одно неоценимое преимущество. Его установку (пока!) не надо согласовывать ни с какими инстанциями !!!

ТВЕРДОТОПЛИВНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ КОТЛЫ

 Самый древний генератор тепла - это печи и камины. Сегодня их используют все реже, так как они малоэффективны, неэкономичны, требуют постоянного присутствия человека и малопригодны для отопления больших зданий. Однако, отопительные котлы на твердом топливе распространены весьма широко. Используют их тогда, когда другие виды энергоносителей недоступны или очень дороги. С помощью твердотопливных котлов трудно выполнить основную задачу отопления - поддерживать температуру в помещении постоянной. Необходимо все время контролировать процесс горения, подкладывать топливо, удалять шлаки и золу. К счастью, прогресс не стоит на месте. Имеются твердотопливные котлы с пиролизным сжиганием древесины и простой регулировкой мощности. В таких котлах горят не сами дрова, а древесный газ, выделяющийся из них под воздействием высокой температуры.При этом образуется очень мало золы. Появились модели, в которых регулировка мощности котла производится автоматически, путем изменения тяги, причем без электрического привода.
Главное неудобство, однако, остается - загружать топливо и удалять золу должен человек и делать это нужно ежедневно. В настоящее время отопительные котлы, которые работают только на твердом топливе встречаются все реже. Зато на рынке имеется широкий ассортимент комбинированных или универсальных котлов, которые могут работать не только на твердом топливе, но и еще на одном, двух или даже трех видах топлива. Есть котлы, работающие на твердом топливе, в которых предусмотрена установка навесных жидкотопливных или газовых горелок. Появились комбинированные котлы, которые после сгорания твердого топлива способны автоматически переключаться на второй вид топлива - газ или солярку.

Газовые настенные котлы