Системы отопления и их элементы: как выбрать оптимальное. Часть 4. Выбираем котельное оборудование

Системы отопления и их элементы: как выбрать оптимальное. Часть 4. Выбираем котельное оборудование

Главным элементом системы водяного отопления является отопительный котел. Теплоноситель (как правило, вода), нагреваемый котлом, циркулирует по замкнутым трубам, которые подводят горячую воду к отопительным приборам (например, радиаторам или "теплым полам"). Циркуляцию теплоносителя по трубам осуществляет насос. Чтобы скомпенсировать расширение воды при нагреве, система отопления комплектуется расширительным баком. Пройдя по трубам, вода возвращается в котел. Место, где возвращается в котел остывший теплоноситель, называется обратной линией; соответственно место, где нагретая вода выходит из котла — подающей или прямой линией. У отопительной системы может быть (и обычно бывает) не один контур отопления, а несколько — дополнительный контур для нагрева бойлера горячего водоснабжения, контур для нагрева бассейна, для "теплого пола" и т.п. Также во всех случаях, когда нужно, чтобы время и температура нагрева регулировались автономно (например, для различных помещений), организуют отдельный контур.

Современная отопительная система, некоторые элементы которой мы уже рассматривали, должна быть согласована со всеми своими компонентами. Помимо надежности и оптимального сочетания элементов по их производительности в соответствии с размерами и прочими характеристиками отапливаемого помещения, требуется грамотно определиться с ее первичным элементом — источником тепла. На белорусском рынке предлагается множество отопительных котлов разных типов от разных производителей: котлы стальные и чугунные, со встроенными горелками и с горелками отдельным блоком, котлы на дизельном топливе, газовые котлы, котлы на твердом топливе: дровах, угле и специально подготовленных древесных "шариках", электрические котлы. Отопительный котел представляет собой технически сложный, требующий регулярного и высококвалифицированного обслуживания теплотехнический прибор повышенной опасности. Проектирование, монтаж и эксплуатацию таких систем можно доверять только организациям, сотрудники которых имеют соответствующее образование, опыт, необходимое оборудование и лицензии. Однако, каким бы странным это ни представлялось, вследствие большой "линейки" номенклатуры продукции и достаточно большого количества производителей часто фирмы, монтирующие оборудование, предлагают клиенту несколько приемлемых с технической точки зрения вариантов. Давайте и мы попытаемся разобраться, какие котлы и в каком случае применимы и выгодны, а в каком — нежелательны.
Для начала определимся с котлами по виду исходного топлива.

Газовые котлы
Так как наша страна имеет разветвленную систему газоснабжения (кстати, значительно лучшую, чем страна — владелец газа — Россия), а цены на газовое топливо, несмотря на значительное их увеличение в последнее время, все еще достаточно низки, газовые котлы остаются очень популярными. Помимо этого, газовое горение устойчиво, бесшумно и имеет относительно "чистые" продукты сгорания. Газовые котлы подразделяются по типу горелки и схеме ее расположения. Существуют котлы с вентиляторными и атмосферными горелками. И отдельный подкласс газовых котлов — настенные газовые котлы.
Котлы с вентиляторной горелкой (их также часто называют наддувными) практически ничем не отличаются от котлов с дизельными горелками (см. ниже). Более того, котел с жидкотопливной горелкой может быть путем замены горелки (а в некоторых котлах используются и универсальные горелки) переведен на газовое топливо. Зачастую потребитель, зная, что в перспективе планируется газификация, выбирает наддувный котел на дизельном топливе с тем, чтобы в будущем свести переделки системы отопления к минимуму. Итак, наддувные котлы способны работать как на газе, так и на жидком топливе (солярка). В такой котел (если его мощность превышает 85 кВт) можно установить двухтопливную горелку. В этом случае ваша котельная установка будет более автономной, так как в случае отключения газа вы сможете перейти на дизельное топливо. Но, к сожалению, такие котлы значительно дороже и более шумные, чем атмосферные. Последняя проблема может быть решена мерами шумопоглощения (шумоглушители, особые требования к помещению котельной и т.д.).

Газовые котлы с атмосферной горелкой имеют встроенную горелку. Процесс получения газо-воздушной смеси и выброса отработанных газов происходит за счет естественной тяги дымохода. Данный тип газовых котлов наиболее предпочтителен при мощности до 100 кВт, т.к.: он дешевле котла с вентиляторной горелкой; менее шумный; работает в более широком диапазоне при изменении давления газа в магистрали; дешевле в эксплуатации. Одной из наиболее существенных характеристик таких котлов, особенно в условиях нестабильности давления на некоторых магистралях, является способность поддерживать горение при пониженном давлении газа на входе в котел, так как не все котлы с атмосферной горелкой одинаково ведут себя при низком давлении. Узнать, при каком минимальном давлении будет работать котел, можно в техническом описании котла. Итак, следует помнить, что атмосферные котлы способны работать только на газе. Такие котлы дешевле (при одинаковой автоматике приблизительно на 30%), чем наддувные, и практически бесшумны. Но при этом они очень чувствительны к перепадам давления газа. При низком давлении газа такие котлы довольно быстро выходят из строя, и поэтому, если у вас в магистральном газопроводе давление низкое, то вам лучше предпочесть наддувный котел.

Дизельные котлы (котлы на жидком топливе)
Для бытовых целей там, где нет природного (магистрального) газа, в качестве теплоносителя обычно используется дизельное топливо. Помимо того, что дизельное топливо достаточно дорогое, необходимо поддерживать его постоянный расход даже для не очень большого помещения в расчете несколько килограммов в час (максимальное часовое потребление солярки приблизительно можно считать как 1 кг на каждые 10 кВт мощности горелки, т.е. примерно на 100 м2 отапливаемой площади). Долгое время недостатком котлов на дизельном топливе считалось наличие характерного запаха в котельной, поэтому котельные предлагалось размещать в отдельном помещении или даже отдельно стоящем здании. Но современная топливная система (правильно спроектированная и смонтированная) запахов не дает. Некоторые трудности создает также необходимость хранения жидкого топлива (стоимость бака европейского производства на 1000 л ~ 300 евро) и периодическая их дозаправка.

Чтобы котел на дизельном топливе работал долго и качественно, с соблюдением всех экологических норм, его необходимо не только грамотно наладить, но и периодически следить за ним во время эксплуатации. Котлы на дизельном топливе имеют повышенную зольность и сажеобразование по сравнению с газовыми котлами. Если на стенках котла осядет слой сажи толщиной хотя бы 2 мм, это увеличивает расход солярки приблизительно на 8%. Сажа имеет значительно меньший по сравнению с металлом коэффициент теплопроводности, поэтому стенка, покрытая сажей, тепло передает плохо, котел поневоле увеличивает расход топлива, растет температура отходящих газов. И в результате происходят значительные потери тепла в окружающую среду. Рано или поздно это может привести к полной остановке котла. Следить за котлом должен профессионал. Современный котел — техника сложная. Его наладка и периодические проверки требуют не только специальных знаний, но и специального оборудования. И оборудования далеко не дешевого. Стоимость оборудования, необходимого для сервисного обслуживания современного котла, намного превышает стоимость самого котла (кстати, именно поэтому стоимость сервисного обслуживания получается не очень дешевой). Дизельные котлы, пожалуй, наиболее требовательны к сервисному обслуживанию.

Комбинированные котлы

В заводском музее компании VIESSMANN в г. Аллендорфе в качестве одного из самых уважаемых экспонатов хранится котел, который выпускался для бытовых нужд во время войны. Это неказистый прибор с двумя горелками (одна — для газа, другая — для солярки) с разных сторон и, кроме того, окном для подачи дров или угля с единой топкой. Естественно, что в военных условиях, когда трудно было предположить, каким топливом разживешься, такой универсальный котел был просто "палочкой-выручалочкой". Однако, как все универсальное, он не обладал высоким коэффициентом полезного действия и вскоре "канул в Лету", уступив место однотопливным приборам. И все-таки впоследствии большинство компаний Европы вернулось к производству так называемых комбинированных котлов с возможностью замены газовой горелки на жидкотопливную. При этом вследствие развития технологий по эффективности сгорания как для газа, так и для жидкого топлива они практически не уступают однотопливным котлам.

Твердотопливные котлы
На сегодняшний день основными видами топлива можно считать газ, электричество и дизельное топливо. Хоть и трудно представить в современном доме кочегара, который забрасывает в топку уголь или дрова, однако, особенно в последнее время, фирмами-разработчиками все чаще представляются на рынок твердотопливные котлы различных модификаций. Это связано с несколькими факторами, к которым можно отнести: относительную независимость от поставки топлива, цену на топливо, снижение потребности в отоплении из-за уменьшения потерь в окружающую среду вследствие использования новых теплоизоляционных технологий и материалов для современного строительства. Наибольшее распространение приобрели котлы на дровах, угле, комбинированные (дрова/уголь), на специально подготовленных "шариках" из древесных отходов — пиллетах и котлы, использующие предварительную газификацию твердого топлива. Из-за низкой теплотворной способности эти котлы обладают расширенной топкой (чем менее теплотворное топливо, тем топка больше, т.е. у котлов, предназначенных для сжигания угля, топка меньше, чем у котлов для сжигания дров) и относительно низким рабочим давлением (обычно 2 атм.). Мощность твердотопливных котлов, используемых для систем отопления, как правило, не превышает 45-60 кВт. Наиболее перспективным в настоящее время считается пиролизный принцип сжигания древесины (предварительная газификация с выходом летучих веществ и их последующее сгорание), который обеспечивает большой диапазон регулирования мощности котла, более продолжительное горение топлива и снижение количества загрузок. Кроме того, расход древесины в них на 20-30% меньше (правда, пиролизные котлы в 2-2,5 раза дороже твердотопливных с прямым сжиганием). К твердотопливным котлам с некоторой натяжкой можно также отнести каминные печи FBO с автономным контуром отопительной системы. Однако они имеют очень малую мощность (порядка 8 кВт) и могут использоваться только как местные источники отопления (например, для отдельно стоящих кухонь, тем более, что в них, как правило, предусмотрена возможность приготовления пищи).

Электрические котлы
Электрические котлы обладают теми же преимуществами и недостатками, что и все остальные электроприборы. Как говорят, сначала о хорошем. Это, прежде всего, компактность: электрический котел даже для большого коттеджа можно разместить на площади в четверть квадратного метра. Кроме того — легкость и точность регулировки (известно, что все управляющие сигналы — электрические, и не надо переводить их в механические по управлению горелками и т.д.); не надо думать о хранении топлива (дизельного или твердого); высокая категория безопасности (как правило, электрозащита значительно надежнее всевозможных газовых отсекателей и т.д.); отсутствие открытого пламени (это тоже к вопросу о безопасности). А теперь — пару ложек дегтя. Самый серьезный недостаток, который в полной мере перекрывает все достоинства, — это цена на электричество. Для того чтобы отапливать дом электричеством, необходимо разрешение для подключения трехфазного тока и выделения мощности порядка 50 кВт на коттедж площадью 300-400 м2. А установка собственного генератора, где также тратится органическое топливо, да еще с такой мощностью, нецелесообразна. К менее существенным недостаткам можно отнести образование накипи и, как следствие, возможность прогара тэнов и снижение теплоотдачи, а, следовательно, необходимость дорогостоящей водоподготовки или периодической очистки.

Сталь или чугун?
Если говорить о чугунных и стальных котлах бытового назначения, то каждый из них имеет свои плюсы и свои минусы.
Начнем с преимуществ чугунных котлов. Чугунная топка имеет практически неограниченный срок службы. Чугунный котел — это всегда секционная конструкция. В случае аварии можно заменить только вышедшие из строя секции, а не весь котел. Следующее преимущество — более высокая коррозионная стойкость чугуна. Известно, что у чугуна есть очень важное свойство — он сверху покрывается сухой ржавчиной, и далее коррозия практически не идет. Еще одно преимущество чугунного котла — возможность низкотемпературной эксплуатации, что позволяет достигнуть более высокой степени комфорта и эффективности всей системы отопления.
Стальные котлы тоже имеют свои преимущества. Стальной котел легче чугунного и дешевле. К тому же, чугун не обладает такой эластичностью, как сталь, и плохо переносит большую разницу температур (попросту трескается). Но срок их службы значительно меньше, чем у чугунных котлов. Это обусловлено тем, что через отопительный котел постоянно циркулирует вода, которая будет вызывать коррозию стали. Кроме того, при работе котла в топочной камере может образовываться конденсат, состоящий из продуктов сгорания, в который входит ряд слабоконцентрированных кислот. С этой точки зрения чугунные котлы более надежны, так как чугун более стоек к коррозии.

Гравитационные системы отопления и котлы для них

Системы водяного отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией имеют ограниченную область применения. Их используют, как правило, для отопления квартир или отдельных малоэтажных зданий. В системах с естественной циркуляцией предпочтение отдается верхней разводке подающих магистралей и, по возможности, большей разнице отметок между термоблоком и нагревательными приборами, потому движущей силой здесь является разность плотностей горячей и обратной воды. Необходимо иметь в виду, что здание, оснащенное гравитационной системой, всегда предполагает наличие расширительного бака, расположенного в верхней части здания (выше магистральных трубопроводов), либо система может быть закрытой с мембранным расширительным баком. Неоспоримым преимуществом гравитационной системы является независимость от электричества и меньшая стоимость по сравнению с насосными системами. Как правило, предназначены они для отопления объектов, где поставки электроэнергии крайне ненадежны либо она отсутствует вовсе. Главная часть котла — чугунный корпус. Газ проходит в горелку из нержавеющей стали через газовую арматуру. Зажигается он устройством в виде "вечного огонька" (запального фитиля). При неожиданном угасании пламени газовая арматура закрывается, и котел автоматически блокируется, что обеспечивает абсолютную безопасность работы.

Юрий ЯРМОЛЬЧИК,
доцент Белорусского
национального технического университета

Окончание следует