Отопительные котлы
Котел должен быть установлен на пол с несгораемым покрытием так, чтобы был обеспечен доступ для его осмотра и обслуживания, а спереди — и для достаточного доступа воздуха. В помещении с ограниченным пространством должны быть сделаны вентиляционные отверстия. При подаче воздуха с улицы впускное отверстие должно иметь размер из расчета 600 мм на 1 кВт мощности котла. Выходное дымоотводное отверстие котла соединяют съемной дымоотводящей трубой с отверстием в стене помещения, выходящим в вытяжную трубу здания — дымоход.
В зависимости от вида потребляемого топлива котлы разделяют на газовые, жидкотопливные, электрические и твердотопливные. Встречаются котлы, способные работать на двух-трех видах топлива. Их называют комбинированными.
Первым шагом к выбору вида топлива является выбор режима отопления. Если вы строите дачный дом для временного проживания, то можно использовать твердое топливо и топить котел только во время посещений. В этом случае необходимо предусмотреть возможность слива воды из систем отопления и водоснабжения, а также отказаться от дорогой отделки, иначе постоянные температурные перепады и возникающий при этом конденсат испортят внешний вид потолков и стен. В случае с жидким топливом, газом и электричеством в целях экономии можно использовать котлы с программируемыми режимами отопления, например, всю неделю в доме поддерживается температура +5–10°С, а к приезду хозяев автоматика включает котел на запрограммированную мощность и разогревает дом до + 20°С.
Твердотопливные котлы работают на дровах, угле, торфе, пеллетах и т. д. Такое отопление самое дешевое, но в тоже время самое проблемное. Их главный недостаток в том, что топить нужно вручную, а при отоплении углем, это еще и угольная пыль, а значит, грязь. Частота закладки топлива зависит от работы автоматики котла. Топить котел нужно более или менее постоянно, запасы топлива нужно где-то складировать. А еще при эксплуатации твердотопливного котла придется часто чистить котел и дымоход. Данный вид топлива скорее подходит как запасной, или в комбинации с другим топливом, например, с электричеством. Наиболее перспективные, на сегодняшний день, это котлы на пеллетах (рис. 76). Пеллеты — древесные гранулы, изготавливаемые из отходов лесопильного производства, при сгорании они выделяют достаточное количество тепла и практически не оставляют золы. Пеллеты, которые иногда продаются в хозяйственных магазинах, загружаются в емкость и автоматически подаются в котел шнеком. Весь процесс автоматизирован, нужно только вовремя засыпать гранулы в емкость и иногда удалить из котла золу.
Рис. 76. Твердотопливный котел на пеллетах
Электрические котлы (рис. 77) — самые простые в обслуживании: ни топки, ни дымохода, ни топлива в привычном понимании этого слова. Все, что нужно для их установки, наличие хорошей электрической мощности. Если вы проводите в загородном доме только выходные, этот вариант вполне может быть принят как основной. При таком отоплении первоначальные затраты на приобретение и монтаж котла минимальны, места котельная практически не занимает и электричества в режиме ожидания потребляет немного. Все, что требуется, это получить в управлении районной электросети разрешение на подсоединение к электросети требуемой мощности. Но если в районе застройки существуют проблемы с электроэнергией, то от этого варианта лучше отказаться. Но не полностью, электроэнергию в качестве отопления можно использовать в виде «теплых кабельных полов», «теплых плинтусов» и т. д. Прямые электронагреватели то же вполне достойный вариант отопления, действительно, зачем нагревать воду и затем гнать ее по трубам, когда можно просто щелкнуть выключателем.
Рис. 77. Электрический котел
Если газа в ближайших окрестностях нет и не предвидится, а о приличной электрической мощности можно только мечтать, кроме твердотопливного котла есть еще один вариант — котел, работающий на жидком топливе. В этом случае расходы на солярку в 2–3 раза выше, чем при использовании газа, но есть и явные плюсы. Для отопления жидким топливом не нужно согласований с какими-либо организациями. Основной задачей является своевременный подвоз дизельного топлива. То есть, необходимы специальные баки и топливный насос для подачи топлива к котлу. При планировании участка необходимо предусмотреть возможность подъезда топливозаправщика к емкостям. Чем больше баки, тем реже вы их заправляете. При хорошо отрегулированной горелке котла дыма вы практически не увидите. Но все-таки хотя бы раз в год вам придется чистить от сажи дымоход и сам котел. Для бесперебойного функционирования котла большое значение имеет качество топлива. На всех котлах, работающих на жидком топливе, стоят дутьевые горелки, так как солярка воспламеняется и горит только в определенной, пропорциональной смеси воздуха с топливом. Ко всему прочему отечественная солярка нередко требует очистки от песка, воды, смол и других примесей. Использование топлива низкого качества приведет к перебоям в работе котла, его засорению сажей, выходу из строя форсунок горелки. Поэтому старайтесь не экономить на фильтрах и избегать некачественной солярки.
Выгоднее всего использовать газ. Если на вашем участке есть газ, стоит присмотреться к котлу, работающему на голубом топливе. Газ сравнительно дешев, его не надо постоянно подвозить, при сгорании остается мало сажи (реже нужно чистить дымоход и котел) и т. д. Но большой проблемой является подвод газопровода к дому. То, что рядом с вашим участком проходит газовая труба, не означает, что вы к ней можете подключиться. Установка газового котла осуществляется только специалистами газовых служб после бесконечно долгих и почти всегда дорогих согласований и разрешений. Впрочем, вся эта бумажная волокита оправдывается высокой надежностью газового отопления, перебоя с природным газом практически никогда не бывает, в отличие от всех других видов энергии. При газовом отоплении в систему может быть залита вода.
Видео: Твердотопливные котлы. Новинки с Aqua-Therm Moscow-2016:// FORUMHOUSE
На котлах, работающих с газообразным топливом, обычно устанавливаются два вида горелок: атмосферные, где процесс смешивания газа с воздухом происходит естественным путем, или вентиляторные (дутьевые), в которых происходит механическое перемешивание газа с воздухом под давлением, и подача такой смеси в топку (рис. 78). У обоих горелок есть свои достоинства. Атмосферная горелка лишена механических частей, поэтому срок ее службы, теоретически, больше, ей не страшны отключения электроэнергии, котел все равно будет работать. Но она может потухнуть, если упадет давление газа в подающем газопроводе (что иногда происходит), в этом случае срабатывает автоматика и подача газа прекращается совсем. Дутьевая горелка менее восприимчива к падению давления газа и более экономична, но для ее эффективной работы требуется постоянная подача электроэнергии. Для снижения расхода топлива горелки могут быть двух- и трехступенчатыми или с плавно изменяющейся мощностью (модулирующими).
Рис. 78. Котлы для индивидуальных котельных (слева направо: универсальный котел с дутьевой газовой горелкой- котел с атмосферной горелкой- настенный котел)
Настенные газовые котлы — особый случай. Это как бы миникотельная — каждый котел включает в себя циркуляционные насосы, группу безопасности и расширительный бак. Как правило, такие котлы двухконтурные — они обслуживают систему отопления и позволяют организовать горячее водоснабжение. Вроде бы, все здорово: установил такой котел и не надо заботиться о проектировании обвязки котла. Но не надо забывать одно — когда много оборудования собрано в маленьком объеме, то обязательно чем-то приходится поступиться. И это действительно так. Сейчас в системы отопления заливают в качестве теплоносителя различные незамерзающие жидкости. С одной стороны, это желание понятно — система отопления не замерзнет ни при каком морозе. Приехал на дачу раз в неделю — включил отопление, уехал — все выключил. В общем, почти максимум комфорта при минимуме забот. Однако многие фирмы, производящие котлы, и особенно настенные, в сопроводительной документации категорически запрещают заливать в выпускаемое ими оборудование любые низкозамерзающие жидкости. Потому что в проточной системе нагревания теплоноситель нагревается, пока он течет по теплообменнику. Теплообменник, как правило, делается медный, что обеспечивает высокую теплопроводность. И рассчитана эта система только на воду. Антифриз, имеющий большую вязкость, большую текучесть и другую температуру закипания, очень быстро выводит «настенники» из строя. Кроме того, в настенниках устанавливаются электронные «мозги» весьма чувствительные к перепадам электрического напряжения. Если с электропитанием у вас не все в порядке, то придется дополнительно к котлу прикупить стабилизатор напряжения.
Сравнительно недавно в продаже появились конденсационные котлы, которые используют выделяющийся при сгорании газа водяной пар. В обычных котлах водяные пары вместе с другими газами вылетают в трубу, а конденсационный котел собирает водяной пар и направляет его тепло в отопительную систему. Поэтому обычно КПД конденсационного котла составляет 107–109%. Люди даже не разбирающиеся в котельном оборудовании, но учившиеся в школе могут возразить, что КПД не может быть выше 100%, да и вообще вряд ли оно может приблизиться к этой цифре и будут совершенно правы. Здесь все дело в том, что коэффициент полезного действия в теплотехнике исчисляется от низшей теплоты сгорания топлива — количества тепла, выделяемого при полном сгорании топлива. При этом не учитывается то тепло, которое вылетело в трубу вместе с отходами продукта горения. Если к низшей теплоте сгорания газа прибавить теплоту отходов горения, то ее называют высшей теплотой сгорания топлива. А так как во всем мире принято считать КПД котлов от низшей теплоты сгорания, то производители конденсационных котлов не стали нарушать устоявшихся правил и прибавили КПД водяных паров к КПД котла, рассчитанного по низшей теплоте сгорания топлива. В итоге оно получилось выше 100%, хотя если рассчитать его правильно, то есть относительно высшей теплоты сгорания топлива, оно конечно же будет ниже 100%. Фирмы-изготовители конденсационных котлов указывают КПД по низшей теплоте сгорания только для того, чтобы потребитель мог объективно сравнивать КПД обычных и конденсационных котлов.
Конденсационные котлы, как и обычные, выпускаются в двух вариантах: напольном и настенном. Однако настенные конденсационные котлы, которым во всем мире сейчас отдают предпочтение, позволяют развивать мощность отопительной системы более 100 кВт, в отличие от обычных настенников, мощность которых обычно не превышает 32–40 кВт. Мощности обычных настенников более чем достаточно для квартирного отопления, но мало для серьезного коттеджа. Установка же конденсационного настенника снимает эту проблему, его можно установить для отопления большого коттеджа и сэкономить при этом место под котельную.
Обвязка конденсационных котлов несколько отличается от обвязки обычных котлов, в этом случае в отопительную систему добавляется еще один контур (рис. 79), отбирающий тепло водяных паров. Работа конденсационных котлов основана на простом принципе: продукты сгорания топлива попадают в конденсационный рекуператор, куда подводится охлажденная вода обратки системы отопления- здесь она охлаждает пар, превращая его в воду. При охлаждении пар отдает тепло воде обратки и та поступает в систему отопления, а получившийся из пара конденсат стекает в канализацию и специальную емкость. В общем, рекуператор, это по сути обычный перегонный аппарат. Температура нагреваемого в нем теплоносителя не очень высока, поэтому ее используют для подмешивания к подаче теплоносителя к основным отопительным контурам.
Отопительная установка (1 контур). Последовательное подключение дымохода котла и конденсационного рекуператора
Установка для отопления и горячего водоснабжения. Последовательное подключение дымохода котла и конденсационного рекуператора
На рисунках указанны узды группы безопасности, удаления шлама, подпитки и воздухоотделения, в реальных котельных эти узлы могут быть решены по-другому. Группа безопасности, воздухоотводчики и шламоудалители могут быть установлены из отдельных приборов, например, так, как это изображено на следующем рисунке
Установка для отопления и горячего водоснабжения с термогидравлическим распределителем. 2 контура отопления с одинаковыми тепловыми характеристиками, последовательное подключение дымохода котла и конденсационного рекуператора
Рис. 79. Схемы отопления с конденсационными котлами
Именно из-за того, что теплоотдача пара при конденсировании не очень велика, на нее долго не обращали внимания и производили обычные котлы, но по этой же причине фирмам, производящим конденсационные котлы, и удалось повысить коэффициент полезного действия своего оборудования до 107–109% по сравнению с обычными котлами. И чем эффективней рекуператор, тем большую производительность имеет котел и тем он экономичнее, поскольку при сжигании равного количество топлива отбирается больше полезной теплоты.
Все бы хорошо с конденсационными котлами, но есть одна трудно решаемая задача. Куда сливать конденсат? Образуется его до 4–6 литров в час, и это не вода, а слабая кислота. Сливать ее в автономную или местную канализацию категорически нельзя — погибнет вся микрофлора очистных сооружений, очистка стоков прекратится, а нейтрализовать, как в Европе, хлопотно и дорого. Так что конденсационные котлы пока приживаются у нас с трудом. Некоторых пугает сам факт, что при работе котла выделяется конденсат, но мало кто помнит, что при работе обычного современного котла тоже выделяется конденсат и требует утилизации. Дымовая труба после остановки котла остывает сверху вниз, и конденсат, образуясь на стенках дымохода, начинает стекать к котлу, где его нужно собрать и удалить.
В реальном строительстве иногда встречаются архитектурно-строительные чертежи, сделанные по старым нормативным документам, в которых закладывают дымоходы во внутридомовых перегородках толщиной 38 см (1,5 кирпича). Так вот, в стене такой толщины нормальный дымоход для современного котла сделать нельзя. КПД современных котлов более 90%, а следовательно, температура отходящих газов низкая. При снижении температуры водяной пар конденсируется и температура этой конденсации (температура точки росы) для природного газа около 55°С. До такой температуры отходящие газы остынут на высоте 4–5 м от выхода котла, поэтому при высоте дымохода более 4 метров в кирпичной стене его лучше не делать, а если очень хочется, то нужно предусматривать сечение не меньше чем 250 250 мм. В этом случае в полученный канал можно поместить вкладной дымоход из нержавеющей стали. Котел — это не печь и не камин, и думать тут нужно о герметичном газоходе. В процессе сгорания любого углеводородного топлива образуются углекислый газ и вода в виде водяного пара. Кроме того, любое топливо содержит примеси, в том числе серу, которая, сгорая, образует ангидрид, а он, в свою очередь, смешиваясь с водой, кислоту. Смесь кислот в дымоходе настолько агрессивна, что способна разрушить кирпичную кладку полностью в течение нескольких месяцев.
Видео: Отопительные котлы Куппер - эффективное отопление дома 30-300 м2
Рис. 80. Двухконтурная дымовая труба
Конструкция дымоходов для конденсационных котлов почти не отличается от конструкции дымохода для обычных газовых котлов с закрытой камерой сгорания. Благодаря конструкции конденсационного котла, продукты сгорания удаляются принудительно, что дает возможность подключать котел к таким системам дымоудаления, как коаксиальный дымоход, двухконтурная труба (рис. 80), а также к системе забора воздуха из помещения и удаления продуктов сгорания через дымовую трубу.
