Классификация бытовых отопительных тепловых генераторов

Выбор котла отопления

Начнем с самого главного, с энергоносителей. Очевидно, что для отопления необходима энергия, которая должна быть преобразована в тепло. Энергию дают энергоносители.

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.

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.

Горелки бывают

• одноступенчатые
• двухступенчатые
• с плавной модуляцией пламени.

В одноступенчатых горелка х один режим горения. Пламя может только автоматически включаться или выключаться.

В двухступенчатых горелках пламя автоматически 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, который может быть естественным и принудительным.

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.

Другой тип горелок – с закрытой камерой сгорания не требуют вертикального дымохода и приточной вентиляции. Удаление продуктов сгорания производится через горизонтальный коаксиальный дымоход, выходящий на улицу через стену. Воздух к горелке поступает по этой же трубе, но изолирован от дымохода. Специальный вентилятор обеспечивает принудительную вытяжку дымовых газов и подачу воздуха к горелке. Такой тип дымоходов называют еще «труба в трубе». Если учесть, что стоимость вертикальных дымоходов – от 60 у.е. за метр, без учета стоимости монтажных и строительных работ, то при выборе такого способа дымоудаления экономия средств может быть весьма ощутимой.

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

Монтаж такой «котельной» сводится к подключению газового ввода (для электрических котлов - силового электрокабеля), трубопроводов отопления и водоснабжения, электропитания. Большинство навесных котлов имею функцию самозапуска на случай отключения электроэнергии. Простота монтажа – еще один источник экономии для тех, кто остановит свой выбор на навесных котлах.

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 без ремонта вряд ли превысит 10 лет.
• 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, «зарастает» минеральными отложениями, растворенными в воде, от чего перегревается и прогорает. Чтобы избежать такой неприятности, необходимо с помощью фильтров добиться стандартного качества воды.

Тем не менее, невысокая стоимость навесных котлов (600 – 1500 у.е.), «терпимость» к пониженному давлению газа, компактность, возможность работать без дорогостоящих дымоходов делает эту разновидность котлов очень привлекательной среди котлов эконом – класса.

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 газ. 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.

В стоимость настенных котлов обычно входит и стоимость элементов «обвязки». Как обстоит дело с дополнительным оборудованием в напольных котлах?

Как правило, в стоимость напольных котлов не входит стоимость оборудования, необходимого для функционирования котла в системе отопления. Это – циркуляционный насос, расширительный бак, «группа безопасности», выносной термостат и т. д. При планировании затрат на покупку оборудования это обстоятельство нужно учитывать. Впрочем, разнообразие вариантов здесь достаточно большое. Имеются модели и частично и полностью укомплектованные дополнительным оборудованием.

ЖИДКОТОПЛИВНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ КОТЛЫ

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Назначение любой системы отопления передавать теплоту, вырабатываемую тепловым генератором в помещения, которые нужно обогревать. Система отопления это – взаимосвязанная совокупность устройств и элементов, предназначенная для нагрева воздуха в помещении до установленной температуры и поддержания ее в заданных пределах в течение необходимого времени. Основными частями системы отопления являются тепловой генератор, теплопровод и отопительные приборы. Среда, которая осуществляет перенос теплоты от теплогенератора к отопительным приборам называется теплоносителем. Теплоносителем могут служить жидкость, пар или воздух. Отсюда разделение систем отопления по виду теплоносителя - на жидкостные, паровые и воздушные Для отопления индивидуальных жилых домов, как правило, выбирают системы жидкостного отопления. Теплоносителем в них служит вода или специальные незамерзающие жидкости – антифризы.

В последние годы в России все большее распространение получают и системы воздушного отопления, хорошо известные в США и Канаде. Системы жидкостного отопления, в свою очередь различаются по способу движения в них теплоносителя и бывают двух типов: с естественной или гравитационной циркуляцией и с принудительной или насосной циркуляцией.

В системах с естественной циркуляцией, нагреваемый в котле теплоноситель, например, вода поднимается по вертикальной трубе – «подающему стояку». Подъем воды происходит потому что горячая вода имеет меньший вес (точнее – меньшую плотность), чем холодная и как бы «всплывает» по стояку. Затем вода по трубе – «разводящей линии» поступает в вертикальные трубы – «горячие стояки» и через них – в отопительные приборы. В отопительных приборах горячая вода отдает часть своей теплоты, остывает и возвращается в котел по трубе– «обратной линии». Так как плотность охлажденной воды увеличилась, она своим весом вытесняет нагретую в котле воду в подающий стояк. В результате возникает непрерывное движение или циркуляция воды в системе отопления. Сила этой циркуляции или циркуляционное давление, зависит от разности температур горячей и «обратной» воды и от высоты расположения отопительного прибора относительно котла. (Второе обстоятельство объясняет почему в системах водяного отопления с естественной циркуляцией, радиаторы на верхних этажах прогреваются лучше, чем на нижних).

Для нормальной работы такой системы отопления требуется, чтобы циркуляционное давление было достаточным для преодоления сопротивлений, которые вода встречает в системе. Это достигается увеличением диаметра труб и созданием более простых по конфигурации схем трубной разводки. В современных жилых домах системы с естественной циркуляцией встречаются все реже. Мало кому нравятся толстые трубы, с уклоном проложенные по стенам. Ограничиваются возможности архитектурных решений и планировки помещений здания. Такие системы плохо поддаются тепловой регулировке, в них невозможно применять многие современные материалы.

Единственным неоспоримым достоинством систем с естественной циркуляцией является их электронезависимость. Если тепловой генератор не требует электричества для своей работы (а найти такие не трудно), то система отопления будет работать даже там, где электроснабжение отсутствует.

Системы отопления с принудительной циркуляцией лишены неудобств гравитационных систем отопления. В них перемещение теплоносителя производится специальными насосами, которые заставляют теплоноситель циркулировать по системе. Такие насосы называются циркуляционными и включаются в подающую или обратную магистраль системы отопления. Системы отопления с принудительной циркуляцией дают возможность отапливать здания любой сложности, оставляют простор для любых дизайнерских решений. Трубная разводка выполняется трубами малого диаметра и может быть скрыта в монолите полов и стен. Тепловое управление можно сделать очень гибким и дифференцированным по помещениям. Единственный недостаток систем этого типа – их электрозависимость.

Выбор котла отопления

Начнем с самого главного, с энергоносителей. Очевидно, что для отопления необходима энергия, которая должна быть преобразована в тепло. Энергию дают энергоносители.

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.

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.

Классификация бытовых отопительных тепловых генераторов

По способу установки	навесной напольный
По способу приготовления горячей воды	одноконтурный с внешним бойлером двухконтурный со встроенным бойлером двухконтурный с проточным водонагревателем
По типу горелки	Атмосферная одноступенчатая двухступенчатая с плавной модуляцией двойная вентиляторная одноступенчатая двухступенчатая, с плавной модуляцией
По виду тяги	Естественная принудительная без подачи воздуха принудительная с подачей воздуха (труба в трубе)
По материалу основного теплообменника	Чугун сталь нержавеющая сталь медь
По комплектации	Полная частичная без комплектации
По электрозависимости	Электронезависимый электрозависимый без самозапуска электрозависимый с самозапуском
По виду теплоносителя	Только вода вода и антифриз

В таблице классифицированы все множество бытовых тепловых генераторов по признакам, наиболее понятным и важным для покупателя- неспециалиста. Начинаю с второстепенного, на первый взгляд признака- места установки котла. Котлы бывают напольные - устанавливаемые на пол и навесные - устанавливаемые на стену или перегородку. Для многих домовладельцев место установки котла - вопрос очень важный. Давайте прочитаем «Инструкцию по размещению тепловых агрегатов, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения…»

Размещение тепловых агрегатов предусматривается:

на кухне при мощности теплового агрегата для отопления до 60 кВт включительно, независимо от наличия газовой плиты и газового водонагревателя;

• в отдельном помещении на любом этаже (в том числе в цокольном или подвальном) при их суммарной мощности для систем отопления и горячего водоснабжения до 150 кВт включительно;
• в отдельном помещении первого, цокольного или подвального этажа, а также в помещении, пристроенном к жилому дому, при их суммарной мощности для системы отопления и горячего водоснабжения до 350 кВт включительно…

При размещении в кухне газовой плиты, проточного водонагревателя для горячего водоснабжения и теплового агрегата для отопления мощностью до 60 кВт помещение кухни должно отвечать следующим требованиям: - высота не менее 2,5 м;

• объем помещения не менее 15 м 3 плюс 0,2 м 3 на 1 кВт мощности теплового агрегата для отопления;
• в кухне должна предусматриваться вентиляция из расчета - вытяжка в объеме 3- кратного воздухообмена помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа;
• кухня должна иметь окно с форточкой. Для притока воздуха следует предусматривать в нижней части двери решетку или зазор с живым сечением не менее 0,025 м 2.

При размещении тепловых агрегатов суммарной мощностью до 150 кВт в отдельном помещении, расположенном на любом этаже жилого здания, помещение должно отвечать следующим требованиям:

• высота не менее 2,5 м;
• объем и площадь помещения проектируются из условий удобного обслуживания тепловых агрегатов и вспомогательного оборудования, но не менее 15 м 3;
• помещение должно быть отделено от смежных помещений ограждающими стенами с пределом огнестойкости 0,75 ч, а предел распространения огня по конструкции равен нулю;
• естественное освещение - из расчета остекления 0,03 м 2 на 1 м 3 объема помещения;
• в помещении должна предусматриваться вентиляция из расчета - вытяжка в объеме 3-кратного воздухообмена помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа;

При размещении тепловых агрегатов суммарной мощностью до 350 кВт в отдельном помещении на первом этаже, в цокольном или подвальном этаже жилого здания помещение должно отвечать следующим требованиям:

• высота не менее 2,5 м;
• помещение должно быть отделено от смежных помещений ограждающими стенами с пределом огнестойкости 0,75 ч, а предел распространения огня по конструкции равен нулю;
• естественное освещение - из расчета остекления 0,03 м 2 на 1 м 3 объема помещения;
• в помещении должна предусматриваться вентиляция из расчета - вытяжка в объеме 3-кратного воздухообмена помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа;
• объем и площадь помещения проектируются из условий удобного обслуживания тепловых агрегатов и вспомогательного оборудования…

При размещении теплогенераторов в отдельном помещении на первом, в цокольном или подвальном этаже оно должно иметь выход непосредственно наружу. Допускается предусматривать второй выход в помещение подсобного назначения, дверь при этом должна быть противопожарной 3-го типа…»

Как видно, далеко не каждое помещение в доме пригодно для установки газового котла. Конечно, принимая во внимание «личную заинтересованность» служащих газовых трестов, с ними можно «договориться», но стоит ли рисковать собственной безопасностью? Ведь в основе технических условий лежат требования безопасной эксплуатации газовых приборов и их несоблюдение повышает риск несчастного случая или аварии.

Начнем с навесных котлов – 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 установке на кухне, где всегда не хватает места или в небольшом котельном пункте, где должно находится и другое оборудование – насосная станция, бойлер горячего водоснабжения, фильтровальная установка и т.д. Навесные котлы, правда, имеют ограничение по тепловой мощности, которая обычно не бывает 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. Навесные котлы, работающие на жидком топливе мне неизвестны. 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 проточные.

В первом случае водопроводная вода подается в отдельный бойлер с объемом, как правило, от 100 до 200 литров 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 бойлер находится в корпусе котла и ограничен по объему 45 или 60 литрами.

В проточном котле, как следует из названия, вода нагревается проходя через специальный теплообменник внутри котла. Очевидно, чем меньше ее проходит в единицу времени через теплообменник, тем быстрее и до большей температуры она нагревается. И наоборот. Максимальная производительность по горячей воде двухконтурных навесных котлов от 8 до 15 л/мин. Есть модели с производительностью до 20 л/мин. При этом имеется ввиду, что вода нагревается на Т =30° С. Это означает, что температура нагретой воды на 30 градусов выше водопроводной. При необходимости получения более горячей воды производительность соответственно уменьшается. Производительности такого водонагревателя вполне хватает для одного потребителя горячей воды. При одновременно работающих двух и более потребителях – приходится мириться с недостатком горячей воды или устанавливать дополнительный бойлер. 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 горелка х один режим горения. Пламя может только автоматически включаться или выключаться.

В двухступенчатых горелках пламя автоматически 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.