Типы камер сгорания газовых котлов
По данному параметру классификации газовые котлы делятся на котлы:
— С открытой (естественной, пассивной) камерой сгорания. Данные типы котлов потребляют кислород непосредственно из самого помещения, где монтирован котел. Освобождение от продуктов горения осуществляется также внутри помещения. Поэтому для них необходимо внутри помещения оборудовать специальные дымоходы и обеспечивать качественную вентиляцию воздуха. Котлы данного типа обычно устанавливают в нежилых помещениях или в специально оборудованных котельных. Подобные конструктивные особенности чаще всего встречаются у напольных котлов с мощностью выше 35кВт. Например, Лемакс котлы, технические характеристики которых позволяют обеспечивать теплом жилые помещения площадью до 500 кв.м.
— С закрытой камерой сгорания. Процесс горения обеспечивается за счет воздуха, поступающего с улицы по специальному коаксиальному дымоходу. Конструктивно коаксиальный дымоход представляет собой систему, состоящую из двух труб, одна из которых располагается внутри другой. Благодаря такой конструкции воздух по одной трубе поступает в котел, а продукты горения удаляются принудительно по внутреннему отверстию дымохода на улицу за счет установленных вентиляторов. За счет коаксиального дымохода обеспечивается закрытая система, что позволяет избежать монтирования дополнительной вентиляции помещения. Камерами сгорания с активной тягой чаще всего оборудованы настенные модели газовых котлов, мощность которых не превышает 35кВт. (См. также: Стабилизаторы напряжения для газовых котлов )
Комбинированные котлы
Суть такого типа котла понятна из названия. Это палочка-выручалочка, способная сохранить тепло в доме при отключении или дефиците одного из типов топлива. Комбинации могут быть всевозможные – так, финские котлы и вовсе «всеядны» и могут легко переключаться с газа на электричество, с электричества – на дизель, а с дизеля – на твёрдое топливо.
Приемлемым для наших условий является комбинация – электрический + твердотопливный котёл. В период межсезонья, когда температура «за бортом» не такая низкая, можно время от времени подключаться к электроотоплению, а в морозы задействовать твердотопливную функцию. Пользователи таких котлов делятся опытом: иногда зимой достаточно один раз в день заложить в топку угля, а потом поддерживать температуру с помощью электричества.
Впрочем, и у комбинированных котлов находятся противники: некоторые считают – возможно, небезосновательно – что столь «разносторонне развитая» техника по умолчанию уступает в надёжности устройству, работающему только на одном типе топлива. Кроме того, такие котлы сложнее устанавливать, ремонтировать и обслуживать.
Что может быть важнее, чем тепло? Душевное – от того, что рядом родные и любимые люди – и физическое, которое подарит вам грамотно обустроенная система отопления. Позаботьтесь о ней заранее – и в вашем доме всегда будут царить тепло, уют и комфорт.
Основные термины и определения
В
котельной технике применяют следующие
термины и определения:
Котел– устройство,
в котором для получения пара или нагрева
воды с давлением выше атмосферного,
потребляемых вне этого устройства,
используется теплота, выделяющаяся при
сгорании органического топлива, а также
теплота отходящих газов. Котел состоит
из топки, поверхностей нагрева, каркаса,
обмуровки. В котел могут также входить:
пароперегреватель, поверхностный
экономайзер и воздухоподогреватель.
Котельная
установка
– совокупность котла и вспомогательного
оборудования, включающего: тягодутьевые
машины, сборные газоходы, дымовую трубу,
воздухопроводы, насосы, теплообменные
аппараты, автоматику, водоподготовительное
оборудование.
Топка(топочная
камера)
– устройство, предназначенное для
преобразования химической энергии
топлива в физическую теплоту
высокотемпературных газов с последующей
передачей теплоты этих газов поверхностям
нагрева (рабочему телу).
Поверхность
нагрева– элемент
котла для передачи теплоты от факела и
продуктов сгорания теплоносителю (вода,
пар, воздух).
Радиационная
поверхность
– поверхность нагрева котла, получающая
теплоту в основном излучением.
Конвективная
поверхность
– поверхность нагрева котла, получающая
теплоту в основном конвекцией.
Экраны
– поверхности нагрева котла, расположенные
на стенках топки и газоходов и ограждающие
эти стенки от воздействия высоких
температур.
Фестон
– испарительная поверхность нагрева,
располагаемая в выходном окне топки и
образованная, как правило, трубами
заднего экрана, разведенными на
значительные расстояния путем образования
многорядных пучков. Назначение фестона
заключается в организации свободного
выхода из топки топочных газов в
поворотный горизонтальный газоход.
Барабан
– устройство, в котором осуществляется
сбор и раздача рабочей среды, обеспечение
запаса воды в котле, разделение пароводяной
смеси на пар и воду. Для этой цели
используются размещенные в нем
паросепарационные устройства.
Котельный
пучок –
конвективная поверхность нагрева котла,
представляющая собой группу труб,
соединенных общими коллекторами или
барабанами.
Пароперегреватель
– устройство для повышения температуры
пара выше температуры насыщения,
соответствующей давлению в котле.
Экономайзер
– устройство для предварительного
нагрева воды продуктами сгорания до
подачи ее в барабан котла.
Воздухоподогреватель
– устройство для подогрева воздуха
продуктами сгорания до подачи его в
горелки.
Твердотопливные котлы
Это самый дешёвый способ отопления. Уголь, являющийся основным энергоносителем, недорог и весьма доступен. Машины всевозможнейших размеров, доверху наполненные углем, стоят на всех выездах из города, да и объявлений в газетах более чем достаточно. Тем не менее и в этой категории котлов есть свои тонкости.
Твердотопливные котлы делятся на две основные категории: классические и длительного горения.
С «классикой» всё понятно – самостоятельно растапливаем, закидываем уголь, чистим от золы. Никакой автоматики, но зато и минимальная энергозависимость, т. е. при отключении электричества котёл будет продолжать работать. Но температуру в помещении придётся выставлять вручную.
Твердотопливные котлы длительного горения зачастую нафаршированы всевозможнейшими автоматизированными штучками, что значительно уменьшает ваши трудозатраты. Эти «ребята» сами способны себя затопить, есть возможность автоматически регулировать температуру, да и работают они «от загрузки до загрузки» дольше и экономичнее.
Плюсы. Топливо дёшево и легкодоступно (обойдётся всего в полторы-две тысячи в месяц на 100 кв. м), вы не столкнётесь с проблемой, что, например, неоткуда взять угля (но лучше всё-таки всегда иметь недельный запас).
Минусы. Классическому твердотопливному типу котла необходим постоянный контроль – иногда подбрасывать топливо приходится несколько раз в сутки. Помимо этого, в зависимости от степени сгорания топлива до момента следующей закладки температура в доме может варьироваться в пределах пяти градусов, что в сибирские морозы более чем ощутимо. Они надёжны, не зависят от электроэнергии (если только не оснащены изрядным количеством автоматики), а их недостатки частично можно сгладить с помощью термобаллонов и теплоаккумуляторов – это позволит уменьшить число закладок топлива и избежать температурных скачков.
У котлов длительного горения таких проблем меньше, но и цена их разительно отличается от «классики». И опять же уголь в них хоть и реже, но всё равно надо засыпать. И если вы не продумали этот момент при строительстве котельной, то придётся периодически заниматься угольно-ведёрным фитнесом.
Другие виды отопительных котлов
Помимо газовых бывают другие виды котлов :
- электрический;
- твердотопливный;
- жидкотопливный (дизельный);
- комбинированный.
Электрический котел
Электрический отопительный котел прост в управлении, для его работы не требуется топливо, такой вид котлов обладает высокой степенью безопасности. Устанавливают его в том случае, если коттедж, загородный дом или квартира находятся в охраняемой природной зоне, где запрещены выбросы вредных веществ. Перед тем как выбрать такой вид котла, стоит задуматься о высокой стоимости электричества. Для сравнения: на 200 м² площади потребуется около 50 кВт мощности.
Жидкотопливный (дизельный)
Такие котлы не используют для отопления квартир. В качестве источника тепла используют дизельное топливо (оно считается дорогостоящим видом топлива, и для поддержания тепла его расходуют постоянно). К минусам можно отнести характерный запах топлива, по этой причине жидкотопливные котлы, как правило, размещают в отдельном здании.
Твердотопливный
Такие котлы не устанавливают в квартирах для частного использования. В современном мире твердое топливо используют очень редко: сложно представить, что коттедж будет отапливаться углем. Однако сейчас в магазинах можно встретить отопительный котел, в котором в качестве топлива используют дрова, специальный горючий продукт, угли, древесные отходы. По мощности такие котлы едва ли достигают 60 кВт.
Комбинированный
Позволяет использование нескольких видов топлива, например, газ и уголь. Удобен в использовании, особенно в загородных домах и коттеджах.
Классификация бытовых отопительных котлов
Прямое назначение бытовых котлов — обогрев небольших помещений: индивидуальных домов, дач, коттеджей или даже просто квартир. В качестве дополнительной услуги — получение горячей воды для хозяйственных нужд.
Все бытовые котлы являются водогрейными, низкотемпературными (температура меньше 100 °С) и относятся к классу котлов малой мощности (теплопроизводительность от 4 кВт до 65 кВт).
Бытовые котлы используются везде, где нет по близости сети центрального отопления или подключение к ней слишком дорого. В связи с большим спросом на бытовые отопительные котлы, существует и большое предложение. По этому, производством котлов этого класса занимается значительное число крупных фирм. Отсюда и большое количество марок и модификаций бытовых котлов.
Однако все эти марки и модификации можно разделить по ряду параметров, определяющих эффективность использования котлов в различных обстоятельствах.
Основные параметры, по которым классифицируются бытовые отопительные котлы:
— по типу применяемого топлива.
— по материалу теплообменника,
— по способу установки,
— возможность получение горячей воды для хозяйственных нужд,
Возможность получение горячей воды
В зависимости от способа подогрева горячей воды в отопительном оборудовании котлы разделяются на одноконтурные и двухконтурные. Как правило, такое деление в первую очередь относится к газовым котлам отопления.
Одноконтурные котлы предназначены только для обогрева помещений и не располагают системой, обеспечивающей горячее водоснабжение дома. Правда, с подключением водяного теплообменника выносного бойлера и они могут выполнять функцию нагрева воды. Такой вид котельного оборудования дешевле двухконтурных аналогов и используется в небольших частных домах.
Двухконтурные котлы выполняют две функции: обогрев дома и нагрев воды. Такое название гкотлы получили потому, что в их конструкции имеется два контура: один отвечает за отопление, второй – за нагрев проточной воды.
Наибольшее распространение получили газовые двухконтурные котлы, которые работают на природном или сжиженном газе. Обычно они обладают мощностью от 20 до 30 кВт, при этом обеспечивая дом около 10-14 лирами воды.
Для увеличения количество горячей воды, котел можно оборудовать бойлером.
2. Классификация котлов
По
виду вырабатываемого теплоносителя
котельные установки делятся на паровые
и водогрейные. В зависимости от назначения
они разделяются на энергетические,
производственные, производственно-отопительные
и отопительные. Энергетические
котельные установки
вырабатывают пар для паровых турбин на
тепловых электростанциях. Такие котельные
оборудуют, как правило, котлоагрегатами
большой и средней мощности, которые
вырабатывают пар повышенных параметров.
Производственные
и
производственно-отопительные котельные
установки (обычно
паровые) вырабатывают насыщенный или
слабо перегретый пар (до 4 МПа и 450 ºC),
который используется в технологических
процессах различных отраслей (сушка,
варка, ректификация, концентрирование
растворов и др.), а также для обеспечения
теплотой систем отопления, вентиляции
и горячего водоснабжения. Отопительные
котельные установки
(в основном водогрейные, но они могут
быть и паровыми) предназначены для
обслуживания систем отопления, горячего
водоснабжения и вентиляции производственных
и жилых помещений.
По характеру движения воды, пароводяной
смеси и пара паровые котлы подразделяются
на барабанные с естественной циркуляцией,
барабанные с многократной принудительной
циркуляцией и прямоточные (рис. 4.1). В
барабанных котлах с естественной
циркуляцией движение пароводяной смеси
в подъемных (обогреваемых) трубах и
жидкости в опускных (необогреваемых)
трубах происходит вследствие разности
их плотностей. В котлах с многократной
принудительной циркуляцией движение
воды и пароводяной смеси осуществляется
с помощью циркуляционного насоса. В
прямоточных котлах нет циркуляционного
контура, нет многократной циркуляции
воды, отсутствует барабан, вода
прокачивается питательным насосом
через экономайзер, испарительные
поверхности и пароперегреватель,
включенные последовательно.
По перемещению продуктов
сгорания и воды котлы подразделяют на
газотрубные (жаротрубные и с дымогарными
трубами), в которых газы движутся внутри
труб, водотрубные, в которых вода или
пароводяная смесь движутся внутри труб
и водотрубно-газотрубные.
По конструктивным особенностям
различают котлы цилиндрические,
горизонтально-водотрубные,
вертикально-водотрубные.
В зависимости от
паропроизводительности различают котлы
малой (до 20 – 25 т/ч), средней (от 35 – 50 до
160 – 220 т/ч) и большой паропроизводительности
(от 220 – 250 т/ч и выше).
|
|
|
Рис. а |
По уровню давления перегретого пара
различают котлы с низким (ниже 4 МПа),
средним ( от 4 до 11 МПа), высоким (более
11 МПа) и сверхкритическим давлением
(выше 25 МПа).
По уровню давления в газовом
тракте различают котлы с естественной,
уравновешенной тягой и под наддувом.
Возможна также классификация по виду
сжигаемого топлива, способу шлакоудаления
и т.п.
Мощность котла для дома
Работа отопительных систем жилых помещений напрямую зависит от работы котлы. К вопросу выбора нужно подойти ответственно, потому как котел играет одну из самых важных ролей в отопительной системе дома.
Схема работы двухконтурного газового котла.
Мощность — это наиважнейший параметр, на который надо обратить внимание при приобретении котла. Правильно подобранная мощность — это гарантия не только комфортной температуры, но и минимальных затрат энергоносителя
Определить необходимую мощность достаточно просто. Например, для качественного утепления комнаты с потолками, высота которых около 3 метров, а площадь — 10 м², нужно 1 кВт (киловатт) мощности. Для большей площади помещения киловатт будет расходоваться больше. По такой аналогии можно провести расчеты, учитывая размеры любого помещения, но полученный результат будет предварительным.
Для расчета необходимого количества мощности нужно проведение теплотехнического расчета с учетом множества параметров:
- толщина стен и материал, из которого они изготовлены;
- толщина перекрытий;
- размер и количество окон;
- наличие полов с подогревом;
- наличие камина;
- функциональное назначение отдельных помещений дома.
Произвести такой расчет без специального образования практически невозможно, и выполнить его правильно смогут лишь опытные инженеры и проектировщики.
Условное давление газа — примерно 13-20 мбар (миллибар), но при этом давление в газовых сетях составляет 10 мбар, а то и меньше. Поэтому котел будет работать не на всю мощность, а лишь на 2/3.
Классификация котлов по материалу теплообменника
Теплообменник – сердце котла, важнейший элемент, в котором происходит нагрев теплоносителя. По материалу теплообменника котлы подразделяются на котлы с чугунным теплообменником и со стальным.
Рассмотрим их сравнительные достоинства и недостатки.
Чугунные котлы.
Срок службы чугунных котлов около 25 — 35 лет, стальных примерно 15-25 лет.
Чугун имеет более высокую коррозионную стойкость, чем сталь. С другой стороны чугун – материал достаточно хрупкий и боящийся ударов. Это обстоятельство имеет существенное значение при транспортировке, где при погрузках-разгрузках довольно сложно избежать ударов.
Чугун имеет высокую тепловую инерцию, т.е. после нагрева тепло сохраняется в течении долгого времени, обладает повышенной коррозионной стойкостью к химически активным средам, шламу.
Чугун – хрупкий материал, не работает на изгиб и растяжение и крайне капризен по отложению к температурным неравномерностям, в т.ч. к колебаниям температуры стенки. Отсюда возникают жесткие тепловые требования к работе чугунных котлов.
Для них, как правило, требуется гарантированное принудительное охлаждение котла (с помощью циркуляционного насоса).
Чугунные котлы по сравнению со стальными котлами имеют более высокий вес и большие габариты.
Чугунные котлы боятся разницы температур на входе и выходе (т.е. в чугунные котлы нельзя подавать слишком холодный теплоноситель). Поэтому при использовании чугунных котлов необходим узел подмеса горячей воды к воде на входе. Теплообменник чугунных котлов всегда состоит из отдельных секций. За счет своей массы чугунные котлы обладают высокой тепловой инерцией.
Чугунные котлы чаще всего предназначаются для сжигания угля или дров, однакоего несложно перевести и на сжигание жидкого топлива или газа. Для этого меняется передняя плита и устанавливается соответствующая горелка.
Котлы данного класса обычно универсальны, т.е. при установке соответствующей газовой горелки, например горелки оснащенные автоматикой САБК. работают на природном газе низкого давления. Примером чугунного бытового котла может служить российский твердотопливный котел КЧМ-5 .
Стальной котел.
Сталь — пластичный материал, хорошо работает как на сжатие – растяжение, так и на изгиб, поэтому он легко справляются с большими перепадами температур. Стальной котел не столь хрупок как чугунный и обладает хорошей стойкостью к ударам, вследствии чего транспортировка его более безопасна.
Стальные котлы представляют собой цельносварную конструкцию, обладающую ресурсом 15-25 лет.
Стальные котлы обладают более эстетичным внешним видом, что немаловажно при отоплении дачи, коттеджа. Что касается стоимости, то по одним источникам чугунные котлы дороже стальных, а по другим наоборот
Повидимому все зависит от конкретной марки котла
Что касается стоимости, то по одним источникам чугунные котлы дороже стальных, а по другим наоборот. Повидимому все зависит от конкретной марки котла.
Пример стального отопительного котла — чешский твердотопливный котел OPOP .
С недавнних пор появились и медные теплообменники. У таких теплообменников распределение температуры по стенкам теплообменника практически равномерно (за счет высокой теплопроводности меди) и нагрев воды происходит без локальных перегревов. Тем самым, образование отложений кальция в теплообменнике минимально.
Mедные теплообменники легкие и стойкие к коррозии. В связи с этим и вся конструкция котла становится легче.Котел с теплообменником небольшого объема и веса безопаснее, система отопления с таким котлом быстрее реагирует на команды автоматики. В теплообменниках малой емкости теплоноситель при нагревании продвигается с большей скоростью, это препятствует образованию накипи на стенках теплообменника.
У этих котлов имеется еще один очевидный плюс — очень высокий КПД, невозможность коррозии и пластичность. Но имеется и большой недостаток таких котлов – стоят они очень дорого.
Жидкотопливные котлы
Такой тип котлов по теплоотдаче близок к газовым котлам – с той лишь разницей, что работает он на солярке.
Плюсы. Минимальные трудозатраты при пользовании. Не надо чистить, заправлять, разжигать, всё делается автоматически. Кроме того, на установку дизельного котла не нужна разрешительная документация. Цена самого котла относительно недорога.
Минусы. Кроме котла необходимо приобретать ёмкость для хранения топлива (примерно 2–5 тонн), которая должна находиться в непосредственной близости от «сердца системы», а это делает насущным вопрос о площади, где вы всё это сможете разместить. Жидкотопливные котлы не экологичны, коптят и требуют отдельного помещения с хорошей вытяжкой, иначе есть риск отравиться угарным газом. Опять нужно изначально продумать, как солярка попадёт в ёмкость, ибо таскать канистры не самый лучший способ проведения досуга. Ну и цена на дизтопливо уже запредельная и явно не собирается останавливаться на достигнутом.
Электрические котлы
Минусы. Главная проблема, с которой сталкиваются владельцы данного типа котлов, – большие затраты на отопление. Это дорогой вид топлива (в среднем от 8 до 15 тыс. рублей в месяц на 100 кв. м). А если в местности, где находится ваш загородный дом, случаются отключения электроэнергии, вы рискуете остаться не только без света, но и без отопления. Данный тип котла требует внимательного отношения к теплонагревательному элементу (электротэну), от образования накипи он может быстро выйти из строя.
Таким образом, если финансовый вопрос вас не смущает и количество выделенного вам электричества хватает для прогрева объёма вашего особняка в лютый мороз, то приобретение электрокотла – это ваш вариант. В противном случае имеет смысл рассматривать его только как подстраховку основному.
Как подобрать котел для дома, учитывая зависимость работы газового котла от электроэнергии
Для газовых котлов также важна зависимость автоматики от электроэнергии. Бывают разные проблемы с электричеством, начиная от простых перебоев и заканчивая полным его отсутствием. Большая часть газовых котлов с атмосферными горелками, произведенных в России, работает вне зависимости от наличия электропитания.
В западных же странах таких проблем с электричеством нет, поэтому возникает вопрос, бывают ли импортные котлы, работающие автономно от электроэнергии. Да, бывают.
Достигнуть автономного режима работы газового котла можно двумя способами:
- Для котлов от отечественных производителей можно прийти к независимости от электричества за счет упрощения системы управления из-за небольшого присутствия автоматики.
- Наиболее действенный способ — это использование теплогенератора, который тепло превращает в электричество, требующееся для автоматики котла.
Как напольные, так и котлы, работающие на жидком топливе, могут быть трех видов:
- одноконтурные — подходят только для отопления. К любому такому котлу можно подключить бойлер косвенного нагрева (вода нагревается за счет теплоносителя котла или от электрического ТЭНа). В загородных домах чаще всего используют бойлеры на 100-300 литров, но можно встретить модели с объемом до 1000 литров;
- двухконтурные. Они несут на себе задачу обеспечения отопления и горячего водоснабжения. Могут быть двух видов: с встроенным змеевиком или бойлером;
- двухконтурные котлы турбо. Такой тип котла помимо основных функций включает в себя удаление газов.
Мощность газового котельного оборудования
Данная характеристика является наиболее значимой, чтобы обеспечить нужды помещения, в котором его собираются использовать. Расчет мощности должен проводиться специалистом, так как необходимо учитывать различные факторы, в том числе конструктивные особенности зданий, их площади, материал исполнения и температурную разницу между наружной и внутренней температурой. Но также можно приблизительно рассчитать данный показатель и самостоятельно по формуле:
где Q – мощность, k – коэффициент теплопередачи для здания, V- суммарный внутренний объем помещения.
При этом рекомендуется выбирать котел с мощность в 1,5 раза больше, чем полученный результат. Если же газовый котел двухконтурный, т.е. используется также для горячего водоснабжения, то мощность необходимо еще дополнительно увеличить на 10-40 % исходя из планируемого расхода горячей воды. (См. также: Как почистить газовый котел )
На мощность оборудования в процессе эксплуатации оказывают влияние:
— сезонные нагрузки на магистраль, из-за которых снижается в сети рабочее давление газа;
— длительное отсутствие профилактических чисток оборудования;
— засоленность воды в отопительном контуре, что приводит к образованию накипи внутри теплообменника;
— частое использование горячей воды.
Газовые котлы
Плюсы. По способам монтажа газовые котлы могут быть как напольными, так и настенными. Настенный газовый котёл представляет собой необычайно компактный аппарат, который можно установить практически в любом помещении. Напольные газовые котлы обладают большей мощностью. Современные котлы имеют высокий КПД (более 93 %) и снабжены системой автоматического контроля, которая обеспечивает безопасную эксплуатацию. Автоматика котла позволяет осуществлять погодозависимое регулирование, установку отопительного графика, почасовое программное отопление конкретно для каждого дня недели, что может существенно снизить потребление газа. К достоинствам газового типа котлов можно отнести его экологичность, отсутствие продуктов горения, необходимость заправки топливом один-два раза в год. Полная автономность газового оборудования подтверждается возможностью использования в системе газового бытового генератора, который обеспечит электроэнергией газовый котёл и электроприборы в доме.
Минусы. Пожалуй, самым основным минусом в установке газовых котлов являются большие первоначальные вложения на приобретение газгольдера и монтаж газопровода.
Загрузка...
