1. Мощность, расходуемая на обогрев помещений. Грубо на 1 м2 помещения, выполненного из двойного кирпича, с остеклением из двойного стеклопакета и высотой помещений до 3-х метров необходимо 100 Вт. Таким образом, на дом общей площадью 240 м2 необходим котел мощностью 24000 Вт или 24 кВт.
Конечно же Ваш дом может быть выполнен из другого материала и иметь другую площадь. Поэтому окончательный расчет должны выполнять специалисты. После проведения расчетов определяется количество кВт необходимое для отопления, которое может оказаться больше или меньше существующих типоразмеров котла. В таком случае подбираем ближайший типоразмер.
Мощность на обогрев помещения будет приблизительно равняться сумме мощностей радиаторов отопления во всех помещениях дома.
2. Мощность, расходуемая на подогрев горячей воды, если она нагревается с помощью котла. Величина этой мощности зависит от количества и характера точек водоразбора (мойка, душ, ванная, джакузи), но в большинстве случаев она составляет 20%-50% мощности, используемой на отопление.
Котел подогревает горячую воду только по мере необходимости. При этом автоматика в системе отопления чаще всего монтируется «с приоритетом на горячее водоснабжение». Это означает, что при расходовании горячей воды пользователем котел перестает работать на отопление и подогревает воду всей своей мощностью.
По исполнению отопительные котлы бывают:
Настенные - крепятся к стене помещения, имеют маленькие габариты и облегченную конструкцию. Работают на газе или электричестве. Бывают одноконтурные и двухконтурные (а также со встроенным бойлером). Наиболее распространенные типоразмеры по мощности - 24, 28, 32 кВт. Имеют открытую или закрытую камеру сгорания. Теплообменник, как правило, выполнен из меди (имеет маленький вес), может быть битермическим или раздельным.
Напольные - устанавливаются на полу, всегда одноконтурные. Для обеспечения горячего водоснабжения устанавливаются в паре с бойлером косвенного нагрева. Имеют открытую камеру сгорания, атмосферную или вентиляторную горелку. Работают на газе, жидком или твердом топливе, электричестве. Наиболее распространенные типоразмеры по мощности - 28-60 кВт. Теплообменник - чугунный или стальной. Котлы украинского производства бывают парапетные и двухконтурные.
По количеству контуров котлы делятся на:
Одноконтурные - работают только на отопление помещения.
Двухконтурные - работают на отопление помещения и приготовление горячей воды.
Таким образом:
Одноконтурный котел предназначен только для отопления. От такого аппарата работает одноконтурная система. В ней теплоноситель (горячая вода или антифриз), нагреваясь в теплообменнике котла, проходит по трубам и радиаторам, и возвращается обратно в котел.
Горячая вода в системе отопления и горячая вода для бытовых нужд - это не одно и то же! В системе отоплении специально подготовленная вода или антифриз циркулирует в замкнутом цикле, а горячая вода для бытовых нужд получается путем нагрева холодной водопроводной питьевой воды и после использования по назначению сбрасывается в канализацию.
Двухконтурный котел имеет в одном корпусе два теплообменника (или сдвоенный теплообменник) - один для нагрева воды для отопления помещения, второй - для нагрева проточной воды для горячего водоснабжения (ГВС). При этом котел может обеспечить по горячей воде 10-15 л/мин при нагреве на 300С (это оптимальная температура)
Для обеспечения большего количества горячей воды, двухконтурный котел может иметь встроенный бойлер косвенного нагрева объемом 45-60л (в зависимости от модели). Таким образом, обеспечивается определенный объем горячей воды постоянно готовой к использованию. Кроме того, бойлер позволяет иметь на некоторое время запас горячей воды при отключении газа. Однако котлы со встроенным бойлером имеют большие габариты и вес, а так же незначительное увеличение расхода газа, для поддержания воды в бойлере постоянно нагретой.
Двухконтурная система работает как от двухконтурного, так и от одноконтурного котла, к которому может быть подключен отдельностоящий бойлер косвенного нагрева (водо-водяной бойлер).
Бойлер косвенного нагрева - эти накопительный водонагреватель, который представляют собой теплоизолированную емкость с высококачественным эмалевым покрытием. Внутри установлен обеспечивающий быстрый нагрев теплообменник, по которому протекает теплоноситель от котла. Наиболее распространенные бойлеры для частных домов - 130-300л - в зависимости от потребностей и финансовых возможностей Заказчика.
По виду топлива отопительные котлы подразделяются на работающие от:
Природного газа (газовые котлы) - оптимальное решение для газифицированных населенных пунктов, поскольку обеспечивают самую низкую удельную стоимость 1 Гкал производимого тепла. Кроме того, данный вид топлива наиболее экологичен. Такие котлы бывают настенные или напольные, одно- или двухконтурные, с открытой или закрытой камерой сгорания. Газовая горелка бывает вентиляторной (с наддувом) или атмосферной, ступенчатой или модуляционной. Регулировка работы котла может быть ручная или автоматическая.
- Жидкотопливные котлы для работы на дизельном топливе или отработанном масле имеют напольное исполнение. Дополнительно придется приобретать топливные баки, систему подводки и очистки топлива. В большинстве случаев такие котлы могут быть со временем переведены на работу от газа - необходимо произвести замену горелки. При чем необходимо учесть следующее - при мощности котла до 100 кВт более дешевым вариантом будет установка горелки для работы на дизельном топливе, а затем, при переходе на газ, установка отдельной горелки для работы на газе, чем установка сразу комбинированной горелки для работы на двух видах топлива. Имеют открытую камеру сгорания. Регулировка работы котла может быть ручная или автоматическая
- твердотопливные котлы работают от дерева, каменного угля, кокса. Есть конфигурации для работы только на дереве со специально увеличенной загрузочной камерой для пален. Недостатком твердотопливных котлов является необходимость загрузки топлива для сгорания каждые 2-4 часа, однако есть котлы пиролизного типа (только для дерева), которые могут работать непрерывно до 8-12 часов, что более удобно. Все твердотопливные котлы требуют наличие дымохода и имеют упрощенную (ручную) систему регулирования (так как процесс горения твердого топлива неконтролируемый).
электрические котлы работают от электричества. Они достаточно дороже в эксплуатации по сравнению с приведенными выше, однако очень просты в установке и обслуживании, не требуют наличия дымохода. Такие котлы распространены в Крыму. При мощности более 3 кВт, требуется напряжение 380В. Как правило, автоматика поддерживает 1-ну ступень регулирования при маленьких мощностях и до 3-х ступеней - при больших. Имеют напольное и настенно исполнение.
Одновременно различных видов топлива: газ/дизель - такие котлы называют комбинированными. То есть это фактически жидкотопливные котлы с комбинированными горелками. Редко - газ/твердое топливо. На сегодняшний день в Украине такие котлы представлены только моделями украинского производства мощностью до 20 кВт.
Отдельно хочется рассмотреть вопрос работы котла на сжиженном газе.
Довольно часто он возникает в ситуации, когда магистральный газ пока отсутствует, но будет подведен в ближайшее время. Стоит ли покупать газовый котел в этом случае?
Если ждать осталось недолго, а речь идет о маломощном (настенном) котле, то ответ скорее положительный.
Один сезон экономичнее прожить, поменяв форсунки для магистрального газа (которыми стандартно комплектуются котлы) на форсунки для сжиженного газа, диаметр которых меньше, чем купить на один сезон дополнительный котел.
Из опыта эксплуатации приводим усредненный (за отопительный сезон) месячный расход баллонов для отопления здания площадью порядка 200 м2 - приблизительно 20 баллонов (объемом 50 литров каждый) в месяц в зависимости от теплопотерь здания и КПД котла.
Розжиг необходим для запуска котла - с его помощью поджигается газ (как в случае с газовой плитой).
Розжиг у котла бывает следующий:
электронный розжиг;
пьезорозжиг.
Если модель с пьезорозжигом, то запуск котла придется осуществлять вручную, нажатием кнопки.
В случае же с электронным розжигом, котел запускается автоматически. Кроме того, котлы с электророзжигом экономичнее, так как отсутствует запальник с постоянно горящим пламенем.
Если электроэнергию вдруг отключили, а система отопления от нее зависима, например, работает от насоса, котел с электророзжигом автоматически включится при возобновлении подачи электроэнергии, а модель с пьезорозжигом придется включать вручную.
Однако если система независима от электричества (система с естественной циркуляцией), котел с пьезорозжигом будет продолжать работать после отключения подачи электроэнергии без каких либо перебоев.
Открытая камера сгорания - напольный котел с атмосферной или вентиляторной горелкой (или навесной котел), использует для горения кислород из помещения, в котором он расположен.
При этом необходимо обеспечить соответствующую вентиляцию, чтобы отработанные газы естественным образом могли удалятся через дымоход. Минус этого решения - необходимо заблаговременно планировать хорошую вентиляцию помещения, в котором находится котел (3-х кратный воздухообмен), и наличие дымохода. Дымоход представляет собой дымовую трубу, которая тянется от котла к верху здания. Дымоход должен быть правильно запроектирован и утеплен для обеспечения достаточной тяги для выброса дымовых газов (продуктов сгорания) и предотвращения образования конденсата. Котлы с открытой камерой сгорания называются дымоходными.
Закрытая (герметичная) камера сгорания - настенные котлы (редко напольные) мощностью до 30 кВт с закрытой камерой сгорания не требуют наличия дымохода. Отвод продуктов сгорания выполняется через вытяжную трубу, которая выводится в ближайшую к котлу стену (не фасадную). Для этого в стене делается дыра необходимого диаметра. Забор воздуха для горения может выполнятся как из помещения установки котла, так и извне помещения через приточную трубу, которая выводится как и вытяжная. При заборе воздуха из помещения необходима достаточная вентиляция помещения (3-х кратный воздухообмен) для обеспечения достаточного количества воздуха для горения, поэтому наиболее распространенным вариантом является использование приточно-вытяжной (коаксиальной) трубы (труба в трубе) для одновременного забора воздуха и выброса продуктов сгорания. Стандартная длинна такой трубы - 0,8-1 м, при необходимости ее можно удлинить до 3-х метров. Котлы с закрытой камерой сгорания называются турбированными.
Парапетные котлы - напольные с закрытой камерой сгорания, но без вентилятора (как правило, котлы украинского производства).
Что выбрать?
Стоимость турбо котла выше, чем дымоходного. Установка турбированного котла также стоит дороже, так как приходится делать отверстие в стене (кровле) для отвода коаксиальных труб.
Из приведенного выше становится понятно, что турбированные котлы актуальны в следующих случаях:
когда установка дымохода слишком дорогостоящая (двух- или трехэтажное здание);
когда котел устанавливается в существующее здание с «евроремонтом» без дымохода (например дача, в которой до недавних пор не было «приличного» отопления);
когда установить дымоход возле существующей котельной невозможно, так как опорная для него стена здания выполнена из стекла (или по другим подобным причинам).
Но следует помнить, что турбо котел может иметь мощность только до 30 кВт (в соответствии с действующими нормативами в Украине). Необходимо убедиться, что такой мощности хватит для обогрева здания и обеспечения всех пользователей горячей водой. При необходимости установить турбо котел большей мощности следует обращаться к «Конденсационным котлам».
Энергия, полученная от сгорания топлива, передается теплоносителю через теплообменник. Горячие газы (продукты сгорания) проходят через ребра теплообменника, передавая тепловую энергию находящемуся внутри теплоносителю, и, охлажденные, выходят в дымоход.
Теплообменники изготавливаются из чугуна, стали или меди и могут иметь разный объем.
Чугунные модели не боятся ржавчины, но чувствительны к резкому перепаду температур и имеют большой вес.
Стальные могут быть подвержены коррозии, которая состоит в том, что при поступлении в котел из обратной трубы системы отопления теплоносителя, имеющего температуру ниже расчетной, на наружной поверхности теплообменника выпадает конденсат продуктов сгорания (кислот) и постепенно разъедает стенки теплообменника. Поэтому, их внутренние поверхности защищают различными антикоррозийными покрытиями.
Медным коррозия не страшна. Благодаря высокому коэффициенту теплопередачи, малому весу и габаритам такие теплообменники часто используют в навесных котлах.
В напольных агрегатах обычно устанавливают чугунные, реже стальные модели.
Котел с теплообменником небольшого объема и веса безопаснее, к тому же система отопления с таким агрегатом быстрее реагирует на команды автоматики. Кроме того, теплоноситель продвигается по теплообменнику с большой скоростью, что препятствует образованию накипи на его стенках.
В целом теплообменники бывают:
первичные (нагревают воду для систем отопления);
вторичные (нагревают воду для горячего водоснабжения);
биотермические или сдвоенные (нагревают воду для систем отопления и горячего водоснабжения).
Первичный теплообменник
Первичный теплообменник представляет собой трубу, изогнутую в форме змеевика в одной плоскости, на которой находятся пластины.
Поверхность первичного теплообменника покрыта защитным слоем для защиты от коррозии. В зависимости от длины трубы и количества ребер определяется его мощность. По конструкции первичные теплообменники одинаковы, но отличаются мощностью, габаритными размерами и способом подключения труб. На процесс теплообмена существенно влияют загрязнение пластин теплообменника грязью и копотью, а также отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника. Последнее существенно снижают теплообмен из-за уменьшения теплопроводности стенок теплообменника и нарушения циркуляции теплоносителя.
Вторичный теплобменник
Вторичные теплообменники (либо теплообменники ГВС) - соединенные между собой пластины из тонкой нержавеющей стали.
Благодаря большой площади теплообмена и высокой теплопроводности пластин обеспечивается необходимый теплообмен, даже несмотря на высокую скорость потока теплоносителя. Из-за скорости потока вторичный теплообменник не подвержен рискам отложения солей жесткости на своих стенках. К конструктивным особенностям пластинчатых теплообменников ГВС можно отнести направление потоков теплоносителя и холодной воды, которые, как правило, направлены навстречу друг другу.
Мощность пластинчатого теплообменника зависит от количества пластин, спаянных между собой. Чем больше пластин, тем больше площадь теплообмена и тем выше мощность.
Битермический теплообменник
Конструктивно битермический теплообменник представляет собой коаксиальную трубу (трубу в трубе), на поверхности которой напаяны медные пластины - ребра теплообменника.
Внутренняя труба теплообменника предназначена для санитарной воды ГВС, а наружная - для теплоносителя системы отопления. Во время работы в режиме отопления тепло от сгораемых газов передается непосредственно теплоносителю. Когда котел работает в режиме ГВС, тепло сгораемых газов передается теплоносителю, а затем контуру ГВС; при этом циркуляция в контуре отопления должна быть остановлена.
Применение битермического теплообменника в котле устраняет необходимость в дополнительных гидравлических узлах: трехходовом клапане и вторичном теплообменнике. Это снижает стоимость котла и повышает надежность его работы. Недостатком этого теплообменника является то, что теплопередача в режиме работы горячего водоснабжения ограничена. Соответственно, количество приготовляемой горячей воды ниже, чем в котлах с двумя теплообменниками. Кроме того, не рекомендуется использовать котлы с битермическими теплообменниками в тех районах, где вода содержит повышенное количество солей жесткости. Это обусловлено тем, что из-за большого перепада температур в контурах отопления и ГВС процесс отложения солей происходит более интенсивно.
Наиболее простой вариант - термостат, установленный на агрегате и настроенный на поддержание оптимальной температуры теплоносителя. Когда котел нагревается выше заданной температуры, он автоматически отключается. Этот вариант плох тем, что в межсезонье для поддержания комфортного микроклимата в помещении вам регулярно придется либо открывать/закрывать окна, либо идти в котельную и там "на глаз" крутить рукоятку термостата.
Значительно упрощает жизнь использование комнатных термостатов, связанных с автоматикой котла.
Однако самый интересный вариант - погодозависимая автоматика.
При этом на улицу вывешивается датчик, который измеряет температуру "за бортом", а контроллер (электронный "мозг" котла) сравнивает ее с температурой в различных точках дома и самостоятельно командует котлом. Например, если вчера на улице было минус 200С, а сегодня минус 100С, то котловая рубашка не будет "по привычке" нагреваться до +900С, а остановится где-то на +700С. Плавная регулировка мощности экономит расход топлива почти наполовину.
(для более подробной информации смотрите раздел «Погодозависимая автоматика»)
В программный блок входит множество адаптивных программ, устанавливающих любой температурный режим в зависимости от сезонных, погодных или временных обстоятельств и пожеланий обитателей дома (режим дня/ночи, летнего/зимнего времени, длительных морозов, каникул и т.д.).
Руководить работой контроллера можно, не заходя в котельную, с помощью пульта дистанционного управления и даже по Интернету.
Общая информация об автоматике котла доступна в разделе «Управление котлом»
Логика работы погодозависимого контроллера проста - он вычисляет, какая температура теплоносителя соответствует сегодняшней температуре «за бортом», а затем поддерживает эту температуру в ветке отопления, выдавая сигналы (импульсы) «направо» или «налево» сервомотору, который приводит в движение заслонку 3-х ходового крана. Чем больше разница между температурой теплоносителя, которую контроллер наблюдает через датчик, и той, которую он считает нужной, тем длиннее управляющий импульс. По мере достижения желаемой температуры управляющий импульс укорачивается и, наконец, исчезает.
Откуда контроллер знает, какая температура теплоносителя соответствует той наружной температуре, которую регистрирует наружный датчик температуры?
Эту информацию контроллер получает при настройке, когда Вы выбираете так называемый график теплового режима здания (иногда говорят «температурная кривая»).
Выбрать необходимый график теплового режима несложно. Вы исходите из условий, которым Ваша система должна удовлетворять в самый холодный (расчетный) день в году.
Допустим, Вы подобрали уровень теплового излучения радиаторов таким, который бы поддерживал комфортную температуру в здании +21°С в расчетные сутки при наружной температуре -20°С . Чтобы это обеспечить, Вам, возможно, потребуется в самый холодный день поддерживать среднюю температуру воды в радиаторах +60°С. Тогда Вы выберете такой график теплового режима, который проходил бы через точку пересечения 60-градусной воды и -20-градусной температуры наружного воздуха (прямая 1). Другая фиксированная точка температурного графика: 20°С теплоносителя при 20°С температуре внешнего воздуха (считается, что с этого момента в обогреве уже нет необходимости).
В любой другой день года система будет изменять температуру теплоносителя в зависимости от тепловых потребностей для каждого отдельного дня.
Запомните: 1 градус повышения температуры теплоносителя нужен для компенсации теплопотерь стандартно утепленного дома, если температура на улице опустилась на 1 градус.
Если дом теплоизолирован хуже обычного или установлено меньше, чем нужно радиаторов, рассеивающих в помещения тепловую энергию, то Вам следует выбрать более «крутую» зависимость, так, чтобы температура теплоносителя была уже не 60°С, а 80°С при -20°С на улице (прямая 2).
Но это еще не все. Допустим, в здании собралось много народу, и внутренняя температура повысилась. При подключении к контроллеру датчика внутренней температуры здания, он обнаружит это повышение и, чтобы его компенсировать, опустит график теплового режима вниз (график В).
Если кто-то внезапно откроет все окна и двери здания в очень холодный день, контроллер обнаружит и это, и мгновенно поднимет график, чтобы компенсировать дополнительные теплопотери (график С).
В результате люди в помещениях чувствуют себя комфортно.
Основные компоненты системы (групы) безопасности котла
Производители котельного оборудования особое внимание уделяют безопасности.
В специальную "группу безопасности" котла входит предохранительный клапан для сброса сверхнормативного давления. Также в котлах существует защита от выхода продуктов сгорания в помещение, погасания факела и перегрева котла:
Датчик наличия пламени (при пропадании пламени отключает подачу газа).
Блокировочный термостат (при аварийном повышении температуры котловой воды отключает котел).
Устройство отключения котла при пропадании электропитания.
Устройство блокировки котла при отключении газа.
Датчик контроля тяги.
Устройство отключения котла при снижении объема теплоносителя ниже нормы.
В комплект к отопительному котлу может входить защитный мембранный бак, препятствующий повышению давления теплоносителя. Это небольшая емкость, разделенная мембраной. С одной стороны от нее закачан воздух или инертный газ, с другой - теплоноситель, поступающий из отопительной системы. Вода при нагреве расширяется и давит на мембрану. Давление повышается, мембрана натягивается, тем самым стабилизируя его. Поэтому радиаторы и трубы, рассчитанные на определенное давление, не дают течь.
Автоматическая система воздухоотвода устанавливается в верхних точках теплосети. Воздушные пузыри, неизбежно появляющиеся при интенсивном движении теплоносителя, поднимают поплавок и выходят в атмосферу, не причиняя вреда отопительной системе.
|