Печи и камины

Отопительное оборудование и инженерные системы

Тепло без хлопот

Настенные газовые котлы

Отопительное оборудование и инженерные системы | №3 (73) '2015

Вполне естественно, что в России, богатой природными ресурсами, для отопления домов используется природный газ. Половина всех котлов работает на этом виде топлива. Газ относительно дешев, экологичен, продукты его сгорания не оказывают агрессивного воздействия на оборудование, да и сами газовые отопительные котлы настолько компактны и чисты, что их вполне можно разместить на стене кухни или ванной комнаты.

На все случаи

Система газового отопления представляет собой замкнутый контур, включающий в себя: котел с теплообменником, где теплоноситель нагревается сжигаемым газом; трубопроводы, по которым он поступает в отопительные приборы и после отдачи тепла возвращается обратно в теплообменник; отопительные приборы (радиаторы, конвекторы, панели); расширительные баки (для компенсации увеличения объема расширяющейся при нагревании воды); систему регулирования; циркуляционный насос; устройства безопасности (манометр, запорные и предохранительные клапаны, автоматический воздухоотводчик и т.д.).

Котлы подразделяются на одно- и двухконтурные. Первые служат только для отопления, а вторые еще и нагревают воду для бытовых нужд (но контуров может быть и больше: для «теплого пола», бассейна, для других потребностей, в том числе с особыми параметрами воды), расходуя на эти цели в среднем 25% своей мощности.

Двухконтурные котлы выпускают со встроенным теплообменником проточного типа или накопительным бойлером. При значительных потребностях в горячей воде бойлер большой емкости (в котором вода нагревается от теплоносителя, циркулирующего во втором контуре) располагают рядом с котлом.

Двухконтурный котел мощностью 23 кВт, оборудованный проточным теплообменником, способен обеспечить расход горячей воды 12–14 л/мин. (при ее нагреве на 25°С), что достаточно для двух точек водоразбора, например, душа и кухонной раковины.

Котел проточного типа подойдет для экономного расходования воды. При более высоких потребностях нужно воспользоваться двухконтурным котлом со встроенным бойлером, обеспечивающим постоянный запас горячей воды 45–60 л. Любителям продолжительных водных процедур потребуется бойлер объемом не меньше 100 л.

В отдельных случаях для отопления и горячего водоснабжения (ГВС) применяют автономные одноконтурные системы (один теплогенератор работает только на отопление в холодное время года, а другой используется в качестве водогреющего устройства).

Циркуляция теплоносителя может осуществляться естественным путем — за счет разности давления в подающей и обратной трубах (когда более легкая теплая вода вытесняется вверх холодной). Однако такая система способна оптимально работать лишь при определенном сопротивлении трубопровода, для чего приходится использовать трубы большого диаметра. В современных системах, в том числе и с настенными газовыми котлами, распространена циркуляция принудительного типа, осуществляемая специальными насосами.

Главные герои

Одним из основных элементов газового котла является горелка, которая служит для смешивания воздуха с газообразным топливом и полного его сжигания.

Горелки бывают атмосферного типа (со свободным поступлением воздуха к месту горения под действием естественного атмосферного давления) и наддувного (с нагнетанием воздуха вентилятором). Устройство последних сложнее, а КПД выше. У вентиляторных горелок количество воздуха в смеси и другие параметры регулируются автоматикой. К их достоинствам следует также отнести низкий уровень выброса вредных веществ, а к недостаткам — шумность. Атмосферные горелки работают только на газе, а наддувные более универсальны — они используются как в жидкотопливных, так и в газовых котлах.

Другой важный элемент котла — теплообменник, в котором происходит передача тепла от пламени жидкому теплоносителю. Теплообменники изготавливают из чугуна, стали или меди. Чугунные изделия массивны, устойчивы к коррозии, но чувствительны к резкому перепаду температуры. Срок их службы — полвека.

Стальные теплообменники легче чугунных, но служат они меньше из-за подверженности низкотемпературной коррозии, вызываемой кислотным конденсатом, образующимся из продуктов сгорания.

У напольных котлов теплообменники, как правило, из чугуна и (как вариант) из стали. Для компактных настенных котлов больше подходят медные теплообменники. Они устойчивы к коррозии, но стоимость таких теплообменников самая высокая среди предлагаемых на рынке. Кроме того, чтобы избежать прогорания, требуется соблюдать определенные правила их эксплуатации. Котлы различаются также по типу камеры сгорания — закрытой или открытой.

В закрытом топливнике для горения используется наружный воздух, который поступает извне здания через специальный коаксиальный трубопровод с помощью вентилятора, принудительно удаляющего продукты сгорания и тем самым создающего разрежение в топке.

Настенный газовый котел, размещаемый в кухне или другом помещении в виде подвесного шкафчика, содержит в себе чуть ли не половину всех элементов системы отопления, которые в более раннюю эпоху развития техники занимали немалое помещение котельной. В него входят циркуляционный насос, датчики температуры и давления, системы блокировки и защиты, блок управления процессом горения.

Энергетическая калькуляция

Чтобы котел справлялся со своими обязанностями, нужно учесть нагрузки, которые создаются системами жизнеобеспечения дома. Прежде всего необходимо выяснить номинальную мощность всех приборов отопления. Затем к ней добавляют мощность горячего водоснабжения (это характеристика теплообменника бойлера).

Если есть система напольного отопления, надо приплюсовать мощность, затрачиваемую на ее функционирование. При использовании водяного теплообменника для нагрева воды в бассейне необходимо учесть и его. Когда имеется вентиляционное оборудование, в котором используется водяной калорифер, его мощность тоже придется присовокупить.

«Запредельный» КПД Газовые настенные котлы имеют КПД около 92%. Чтобы эффективнее расходовать энергоносители и получать максимум тепла, фирмы-производители выводят свою продукцию на новый уровень. Так, благодаря конденсационной системе КПД газового котла можно приблизить к 110% (как бы странно это ни звучало), снижая на треть годовое потребление топлива по сравнению с традиционными котлами. А если задействовать камеру сгорания, сделанную из специального композитного материала, то будет преодолен и главный недостаток данных котлов — шум.

Конденсационный котел в отличие от традиционного, использующего только энергию сжигаемого газа, способен высвободить и энергию водяного пара, присутствующего в продуктах горения. В обычном устройстве пар просто выбрасывается вместе с дымовыми газами. В конденсационном котле за счет конструктивных особенностей специального теплообменника удается отбирать большую часть тепла водяного пара путем его конденсации (отработанные газы могут содержать до 20% пара).

Коль прозвучало слово «конденсация», то речь должна идти если не о низких температурах, то по крайней мере о невысоких. Действительно, эффективная работа этих устройств достигается лишь в том случае, если температура в обратной линии отопительной системы не превышает 55°С, то есть сама система отопления должна быть низкотемпературной.

Может показаться, что суровые зимы в нашей стране перечеркивают возможности этих высокотехнологичных агрегатов, поскольку температуру теплоносителя приходится выдерживать с запасом. Но здесь на помощь приходят эффективные теплоизоляционные материалы и технологии, позволяющие использовать преимущества этих теплогенераторов. Вторая особенность данной технологии состоит в том, что специально «производится» конденсат, с которым во всех других случаях принято бороться. Это вещество действительно химически агрессивное, поэтому вторичный теплообменник конденсационного котла изготавливают из материалов, не подверженных коррозии.

Что касается КПД, превышающего 100%, то здесь есть свое объяснение. Причина в методике определения КПД. Традиционно в ней учитывалась только теплота, затраченная на нагрев теплоносителя в контуре отопления без учета тепла, выделяющегося при конденсации дымовых газов. С появлением конденсационных технологий давно использующиеся методы расчета КПД менять не стали, чтобы была возможность правильного сравнения традиционных и конденсационных котлов.

Автоматика

Настенные газовые котлы оснащают автоматикой с очень широким набором регулируемых параметров. Интегрирование котла в систему «Умный дом» предоставляет еще больше возможностей в управлении тепловыми процессами. Во взаимодействии отопительного оборудования с интерфейсом «умного дома» специалисты выделяют три типа управления: котлом, тепловыми контурами и температурой воздуха в помещениях.

Первый тип сразу же открывает новые возможности. «Умный дом» способен управлять не только одним котлом большой мощности, но и несколькими агрегатами малой мощности, подключая их по мере необходимости, что нередко удобнее и выгоднее. Целесообразность этого варианта должна оцениваться еще на стадии проектирования отопительной системы. Иное дело, если дом делают «умным», когда котел уже установлен. Эксплуатация существующего оборудования, конечно, при этом оптимизируется, но в сравнении с использованием каскада котлов может оказаться не столь экономной.

Процессор «умного дома» регулирует мощность газовой горелки котла, модулируя величину ее пламени в зависимости от многих условий, в число которых входит даже низкое давление поступающего газа. В этом случае процессор управляет наддувом воздуха и смешиванием его с газом, что вносит свою лепту в экономию топлива.

Объектом второго типа управления является контур отопления вместе с отопительными приборами или (при наличии многоконтурной системы) все контуры, работающие на отопление, ГВС, нагрев «теплых полов», воды в бассейне, воздуха в тепловой завесе или другом устройстве и т.д. Электронный мозг «умного дома» обеспечивает слаженное функционирование всего этого хозяйства, что вряд ли под силу человеку.

В третьем типе управление осуществляется с помощью терморегуляторов или погодозависимых контроллеров, принимающих информацию от датчиков.

Терморегулятор просто выключает тепловой прибор, когда температура в помещении достигает заданного значения, и вновь включает его, когда она опускается ниже определенного порога.

Контроллер поддерживает комфортный микроклимат в комнате, принимая более широкий набор сигналов, в том числе и от датчиков, измеряющих температуру теплоносителя в котле и воздуха внутри и снаружи дома. Сравнивая сигналы, контроллер выбирает уровень теплоподачи, оптимальный для соотношения этих величин.

Текст: Владимир Бреус

Смотрите также

Отопительное оборудование и инженерные системы | №3 (73) '2015 Сила тяги
Существует множество причин, которыми может быть обусловлена недостаточная сила тяги в дымоходе. Но в любом случае, ее последствия неутешительны: быстро загрязняются обзорные стекла в дверцах, топку нельзя использовать при открытой дверце, в процессе закладки дров в камеру горения дым попадает в помещение. К тому же существенно снижаются КПД камина и его мощность...
Отопительное оборудование и инженерные системы | №1 (71) '2015 Практичный выбор
Многие российские владельцы загородных домов для отопления и горячего водоснабжения используют напольные газовые котлы. Выбор этих агрегатов объясняется не только экономическими факторами (по стоимости владения котлы на природном газе лишь немного уступают угольным), но и удобством пользования, отсутствием забот о завозе и хранении топлива и многими другими достоинствами газовых котлов...
Отопительное оборудование и инженерные системы | №3 (68) '2014 Пеллетные котлы
Хотя сжигать в котлах сыпучую биомассу начали еще до распространения прессованных гранул, именно с появлением пеллет использование возобновляемого древесного топлива стало таким же комфортным, как солярки или сжиженного газа. В зависимости от способности работать на одном или нескольких видах топлива пеллетные котлы подразделяются на специализированные и универсальные...