Текст книги "Водоснабжение, канализация и отопление загородного дома"

Выбор отопительного котла

Основной критерий выбора отопительного котла – по типу потребляемого топлива. Все остальные критерии являются вторичными и рассматриваются после того, как вы определились с топливом (например, двухконтурный котел, который обеспечивает и отопление, и горячее водоснабжение, или одноконтурный, предназначенный только для отопления, и т. д.).

При выборе отопительного котла по типу потребляемого топлива обычно рассматривается четыре варианта топлива: газ (либо магистральный, природный, либо сжиженный, баллонный), жидкое топливо (солярка), твердое топливо (уголь, дерево, кокс, бумажные брикеты и т. д.), электричество. На российском рынке наиболее распространены газовые котлы, так как в большинстве населенных пунктов имеется магистральный газ или есть возможность подвозить баллоны со сжиженным газом. Однако, выбирая отопительный котел для загородного дома, следует ориентироваться не на преимущественные предложения рынка, а на ситуацию в конкретной местности – где расположен данный загородный дом, а также на собственные возможности. Может быть, для вашего дома оптимальным вариантом окажется котел, работающий на твердом топливе (например, в поселке нет магистрального газа, зато имеется возможность дешево обеспечивать отопительную систему углем или деревом), или вам удобнее установить электрический котел. Поэтому желательно рассмотреть несколько вариантов и только тогда сделать взвешенный выбор, ведь отопительный котел – это сердце вашей системы отопления, тепло вашего дома и от правильного выбора зависит не только комфорт проживания в доме, но и эксплуатационные расходы, которые могут быть минимальными, а могут оказаться болезненными для кошелька.

Твердотопливный отопительный котел предназначен для использования твердого топлива, такого как уголь (бурый или каменный), кокс, дерево и т. д. Плюсом твердотопливных котлов является определенная автономия: используя такой котел, можно не зависеть ни от поставок газа, ни от электроснабжения. Кроме того, топливо для твердотопливного котла доступно и достаточно дешево.

В котле, приведенном на Рис. 3.3, предусмотрено два люка для загрузки топлива: верхний люк предназначен для малогабаритного топлива (каменный уголь, брикеты и т. д.), нижний – для крупногабаритного (дрова). Выбирая твердотопливный котел, обращайте внимание на такую характеристику, как максимальная длина дров (от этого зависит удобство эксплуатации котла), – она может колебаться от 0,5 до 1,5 м.

Рис. 3.3. Твердотопливный котел: 1 – патрубок подачи холодной воды; 2 – клапаны; 3 – патрубок для отвода горячей воды; 4 – теплообменник; 5 – топочные газы; 6 – колосниковая решетка; 7 – люк для загрузки топлива; 8 – поток воды в теплообменнике

У современных твердотопливных котлов имеется возможность автоматического поддержания заданной температуры теплоносителя на выходе из котла – для этого он оснащается специальным датчиком, который даже не требует подключения к электрической сети, а механически соединен с заслонкой (при повышении температуры теплоносителя выше заданной заслонка автоматически прикрывается, замедляя таким образом процесс горения, и температура снижается). Такая функция существенно повышает удобство эксплуатации твердотопливного котла. К современному твердотопливному котлу можно присоединить тепловой аккумулятор, который днем накапливает избыток тепла, вырабатываемого котлом (обычно днем, когда дома никого нет, не требуется столько тепла, сколько в вечернее и ночное время суток), а ночью отдает его в отопительную систему – это позволяет сэкономить не только время на обслуживание котла (при наличии такого аккумулятора твердотопливный котел можно загружать раз в сутки), но и топливо, что снижает эксплуатационные расходы.

Немаловажным плюсом является то, что твердотопливные котлы – экологически чистые, особенно если сравнивать их с котлами, работающими на жидком топливе.

К одним из основных минусов относится то, что твердотопливные котлы не являются полностью автоматическими и периодически требуется подгружать топливо. Оно может загружаться в котел вручную, но также можно использовать устройство для механизированной подачи топлива – некоторые производители твердотопливных котлов предлагают такой дополнительный сервис для улучшения условий эксплуатации котлов с мощностью, превышающей 300 кВт (такие котлы требуют много топлива, и ручная загрузка для них тяжела) (Рис. 3.4).

Нельзя забывать и о том, что топливо для твердотопливного котла нужно где-то хранить, причем хранилище должно быть оборудовано поблизости от котла (вряд ли кому-то захочется бегать с вязанкой дров или ведром угля через весь участок каждый раз, как потребуется подгрузка топлива в котел). Еще потребуется оборудованная подъездная дорожка для грузового автотранспорта – топливо для твердотопливного котла требует грузового автомобиля. Но при этом следует учитывать, что сам по себе твердотопливный котел стоит существенно дешевле, чем газовый или электрический (ценовая разница достигает 50–70 % в зависимости от производителя отопительного оборудования).

Рис. 3.4. Твердотопливный котел с устройством механизированной подачи топлива: 1 – электродвигатель-редуктор; 2 – оперативный вибробункер; 3 – система управления; 4 – шнек

При использовании твердотопливного котла в отопительной системе с принудительной циркуляцией теплоносителя может возникнуть проблема, связанная с перебоями в подаче электроэнергии: при отключении электроэнергии останавливается циркуляционный насос и возникает опасность перегрева котла, причем с этим перегревом может не справиться автоматика, предназначенная для замедления горения топлива и снижения температуры. В результате котел может выйти из строя. Чтобы этого не происходило, многие производители оснащают твердотопливные котлы специальным аварийным теплообменником. Он может быть как встроенным, так и отдельным (в этом случае к нему прилагается необходимая запорно-регулирующая арматура).

При выборе твердотопливного котла следует подумать о модификации: либо вариант, который предназначен для всех видов твердого топлива, либо тот, который предназначен для сжигания древесины и древесных отходов. Основной критерий выбора: какой именно вид топлива является наиболее доступным, удобным и дешевым (например, поблизости от лесопилки имеет смысл выбрать твердотопливный котел, работающий на древесине и древесных отходах – на лесопилке всегда можно недорого приобрести отходы производства). Некоторые производители (к примеру, фирма Dakon) выпускают котлы, предназначенные для сжигания древесины и древесных отходов, в усовершенствованном виде: такие котлы оснащаются жаростойкими сегментами камеры сгорания, а также шамотными досками, которые в данном случае являются катализатором, – при этом появляется возможность использовать в качестве топлива древесину с влажностью до 35 %.

Твердотопливные отопительные котлы в сочетании со стальными трубопроводами – непременная принадлежность отопительных систем с естественной циркуляцией теплоносителя, именно они используются в таких системах чаще всего.

Все большую популярность приобретают пиролизные (газогенераторные) котлы, то есть котлы с пиролизным сжиганием древесины, когда сгорает не только сама древесина, но и древесный газ (Рис. 3.5). Такой тип котлов известен давно, газогенераторными котлами оснащались автомобили еще во время Второй мировой войны. Кроме обычных плюсов твердотопливного котла, пиролизные котлы имеют дополнительные бонусы: КПД их достигает 90 %, не образуется сажа, а количество золы минимально, имеется возможность регулировать мощность (от 30 до 100 %). Использование пиролизных котлов позволяет существенно сэкономить топливо и, как следствие, значительно снизить эксплуатационные расходы в отопительный сезон.

Древесный газ в пиролизном котле выделяется из древесины при сгорании в условиях недостатка кислорода. Данный процесс протекает в первичной камере сгорания, и температура при этом составляет примерно +450 °C. Затем древесный газ проходит через керамическое сопло и поступает во вторую камеру сгорания, где смешивается с воздухом, температура горения такой смеси составляет примерно +560 °C. Во второй камере сгорания происходит сжигание пиролизных газов, причем температура во время этого процесса достигает около +1100 °C. Теплообменник котла находится рядом с камерой для сжигания древесных газов, что позволяет котлу работать с максимальной эффективностью (Рис. 3.6). При этом температура выхлопных газов составляет около +160 °C.

Рис. 3.5. Пиролизный (газогенераторный) отопительный котел: 1 – камера загрузки топлива; 2 – теплообменник; 3 – камера сгорания; 4 – канал первичного воздуха (изготавливается из жаропрочной стали); 5 – футеровка (изготавливается из муллитокорундового бетона); 6 – теплоноситель

К недостаткам пиролизных котлов относится более высокая (по сравнению с традиционными твердотопливными котлами) цена, а также электрозависимость.

Котлы, работающие на жидком топливе, устанавливаются редко в качестве основного источника отопления загородного дома, несмотря на очевидные плюсы: высокий КПД, отсутствие разрешительных документов на монтаж (к примеру, для установки газового котла требуется специальное разрешение), можно подобрать котел для снабжения горячей водой и отопления помещения любой площади, имеется возможность автоматизации работы всей системы отопления (в том числе и обеспечение защиты от опасных режимов работы).

Рис. 3.6. Работа пиролизного котла

Главная проблема жидкотопливных котлов, снижающая их популярность, – высокая стоимость дизельного топлива, которая, увы, постоянно увеличивается. А поскольку для отопления дома площадью 200 м², расположенного в средней полосе, хорошо утепленного, без панорамных окон и с высотой потолков не более 3 м, требуется от 3 до 5 т солярки на отопительный сезон, то поневоле задумаешься о том, стоят ли преимущества жидкотопливного котла таких эксплуатационных расходов.

Кроме того, жидкотопливный котел требует специального помещения, оборудованного хорошей вытяжной системой (солярка пахнет, а пары ее достаточно ядовиты), специальной емкости для хранения топлива (при этом следует учитывать, что солярка относится к горючим и взрывоопасным материалам) и обязательного технического обслуживания. Кроме того, жидкотопливные котлы являются электрозависимыми – это дополнительный минус.

У котлов, работающих на жидком топливе (солярке), есть еще ряд недостатков. Дизельные котлы очень шумные, и помещение требует дополнительной – и весьма солидной – звукоизоляции. Проблему представляет и то, что при неожиданном отключении электроэнергии (а в сельской местности подобное случается нередко – электроэнергия может кратковременно отключаться) котел приходится перезапускать вручную, и если в это время дома никого нет (к примеру, отключение электроэнергии произошло днем, когда все обитатели дома на работе), то дом основательно выстуживается. Кроме того, температура топлива не должна опускаться ниже +5 °C, в противном случае дизельное топливо загустевает, фильтры забиваются и котел в результате останавливается. Поэтому приходится предусматривать еще и подогрев топливопровода для холодного времени года – а это не только затраты на обустройство котельной, но и дополнительные эксплуатационные расходы, и не слишком маленькие, ведь холодное время года в наших широтах длится несколько месяцев. Не радует и стоимость котла, работающего на жидком топливе: вместе с необходимым вспомогательным оборудованием она превышает в 4–5 раз стоимость электрического отопительного котла той же мощности, а электрические котлы – одни из самых дорогих среди отопительного оборудования (сам жидкотопливный котел имеет достаточно демократичную цену, но горелку для него приходится приобретать отдельно, а она стоит дорого).

Поэтому котлы, работающие на жидком топливе, обычно устанавливаются и используются как запасной вариант – на случай, если основной котел выйдет из строя и будет нуждаться в ремонте, или вдруг окажется недостаточно топлива для основного котла. В качестве же последнего в таком случае выбирается стандартный газовый, твердотопливный или пиролизный котел.

В табл. 3.1 приведены различия в расходе топлива для разных отопительных котлов.

Таблица 3.1.

Расход твердого топлива в отопительных котлах различного типа[7]7
  По материалам http://www.atmos.by/.


[Закрыть]

Но некоторые домовладельцы предпочитают именно жидкотопливные котлы. Кто-то соблазняется их плюсами, кто-то имеет возможность дешево приобретать топливо, кто-то ожидает подключения магистрального газа, а жидкотопливные котлы могут работать и с газовыми горелками (для их «превращения» в газовые котлы требуется небольшая перенастройка) (Рис. 3.7).

Рис. 3.7. Жидкотопливный котел со сменной горелкой

Примечание

В ожидании подключения магистрального газа домовладельцы нередко снабжают жидкотопливные котлы битопливными горелками, то есть теми, которые могут работать как на жидком топливе, так и на газе. Прежде чем приобретать такую горелку, следует учесть, что ее цена почти в 3 раза выше, чем монотопливной (горелки, работающей только на жидком топливе), а эффективность – гораздо ниже.

При выборе жидкотопливного котла обратите внимание на материал, из которого изготовлен теплообменник: чугун или сталь. Каждый из этих вариантов обладает как своими плюсами, так и минусами, и владельцу загородного дома приходится руководствоваться собственными предпочтениями (количество плюсов и минусов примерно одинаково). Стальной теплообменник по сравнению с чугунным отличается ударопрочностью и легкостью. Ударопрочность стальных теплообменников актуальна лишь при перевозке и установке котла – сталь с легкостью выдерживает все транспортные проблемы, а вот чугунный теплообменник может обзавестись микротрещинами в результате транспортировки и даже при погрузочно-разгрузочных работах. В то же время чугунные теплообменники гораздо более устойчивы к коррозии по сравнению со стальными, и срок службы их больше (если, конечно, удалось избежать образования микротрещин при транспортировке и установке). Стойкость к коррозии чугунного теплообменника весьма актуальна, когда речь идет о дизельном топливе – при сгорании солярки образуется агрессивный конденсат, разрушающий металл. Чугунный теплообменник в таких неблагоприятных условиях служит до 30 лет, а срок службы стального теплообменника – в два раза меньше. Правда, и цена стального теплообменника ниже, чем чугунного.

Кроме относительной хрупкости, у чугуна есть еще один недостаток: при использовании жесткой воды в чугунном теплообменнике возникают локальные перегревы, что приводит к разрушению теплообменника. Так что прежде чем размышлять над проблемами транспортировки, проверьте жесткость воды, которая будет использоваться в вашем отопительном оборудовании, – возможно, вопрос снимется сам собой.

Подавляющее большинство моделей жидкотопливных котлов, предлагаемых российским рынком, одноконтурные, при этом подогрев воды для обеспечения горячего водоснабжения может осуществляться в бойлере с трубчатым теплообменником, который подключается к котлу (Рис. 3.8). Бойлер может быть использован для обеспечения теплом как относительно низкотемпературных частей отопительной системы (например, для подогрева теплоносителя системы «теплый пол» или в отопительных стеновых панелях), так и высокотемпературных (системы горячего водоснабжения, радиаторов отопления и т. д.). Если вы желаете установить такой бойлер, то оптимальным выбором будет оборудование того же производителя, который произвел котел, и при этом бойлер гарантированно будет согласован с котлом по мощности. Практически все производители жидкотопливных котлов предлагают и отдельные бойлеры для горячего водоснабжения.

Самый большой минус жидкотопливного котла – высокая цена на топливо. Сэкономить его помогает установка двухступенчатой горелки. Она может работать и на полной, и на частичной мощности, в то время как одноступенчатая горелка работает только на полной мощности, а температура теплоносителя регулируется с помощью включения/выключения. Изменение мощности двухступенчатой горелкой позволяет сэкономить несколько сотен литров солярки за отопительный сезон, а вот включение/отключение одноступенчатой горелки приводит к перерасходу топлива – за счет большого расхода на первоначальный впрыск. Обычно двухступенчатыми горелками оснащаются котлы с мощностью, превышающей 40 кВт.

Рис. 3.8. Типовые бойлеры с трубчатым теплообменником

Особое внимание рекомендуется уделить топливному баку – самый простой «девайс» жидкотопливного котла может принести массу неприятных неожиданностей, если отнестись к нему с небрежностью.

Возможно несколько вариантов расположения топливного бака: на одном уровне с насосом, выше и ниже котла. Если бак располагается выше насоса, то топливо в горелку может поступать под действием силы тяжести (самотечная схема, аналогичная гравитационной схеме циркуляции теплоносителя). Если же бак располагается ниже котла, то следует предусмотреть специальный насос, который будет подавать топливо из бака к котловой горелке. Нередко владельцы загородных домов предпочитают закапывать топливные баки в грунт – таким образом экономится место в помещении (а бак, вмещающий 3–4 тонны топлива, а то и больше, требует немало места), а также обеспечивается определенная безопасность в хранении топлива (Рис. 3.9).

Рис. 3.9. Топливный бак для жидкотопливного котла, расположенный в грунте: 1 – котел; 2 – топливопровод; 3 – топливный бак; 4 – стропы; 5 – закладные; 6 – бетонная подушка; 7 – обсыпка

Если топливный бак устанавливается в грунт, то его следует тщательно проверить на наличие/отсутствие повреждений. Котлован для бака должен быть таких размеров, чтобы оставалось не менее 20 см с каждой стороны бака для засыпки смесью песка и цемента (на 5 частей песка берется 1 часть цемента). На дне котлована необходимо соорудить бетонную подушку (толщиной 20 см). Для того чтобы исключить смещение бака под воздействием грунтовых вод (особенно если они располагаются высоко), его прикрепляют к бетонной подушке бандажными тросами. Глубина установки топливного бака должна быть такой, чтобы топливопровод прокладывался ниже глубины промерзания грунта (в противном случае в холодное время года возможны неприятные неожиданности – солярка густеет при низких температурах), но при этом все равно следует предусмотреть утепление топливопровода, тем более что он не на всем своем протяжении располагается ниже уровня промерзания грунта.

Выбирая топливный бак, нужно обратить внимание не только на его объем, но и на устойчивость к коррозии (особенно если планируется установка бака в грунт), а также на устойчивость к механическим нагрузкам (для баков, расположенных в грунте, этот критерий является одним из решающих). Рынок предлагает топливные баки из различных материалов: из стали, полиэтилена, армированного стеклопластика, комбинированные и т. д. При выборе проконсультируйтесь со специалистом, который подскажет, какой именно топливный бак будет оптимальным для ваших конкретных условий эксплуатации. Будьте внимательны: несмотря на то что топливный бак стоит относительно недорого (от $250 и выше – в зависимости от объема и материала, из которого он изготовлен), его замена – дело сложное, особенно если вы хотите, чтобы бак был установлен в грунте.

Ведущие производители жидкотопливных отопительных котлов предлагают дополнительное оборудование, с помощью которого можно автоматизировать весь отопительный процесс, в том числе и осуществлять защиту котельного оборудования от нежелательных и опасных режимов работы. Выпускаются датчики, которые могут регулировать работу котла, исходя из температуры не только в помещении, но и даже на улице. Жидкотопливный котел, оснащенный таким оборудованием, может выполнять функции «Умный дом», поддерживая комфортную температуру в помещениях без участия человека. Специалисты рекомендуют использовать системы автоматики производства той же компании, что и основное котельное оборудование.

Недавно на российском рынке появились конденсационные дизельные котлы, которые за счет высшей теплоты сгорания топлива используют для работы меньше солярки, чем стандартные жидкотопливные (по отношению к стандартным жидкотопливным котлам конденсационные являются аналогом пиролизных котлов по отношению к обычным твердотопливным). Применение различных новаторских технических решений в конструкции конденсационных дизельных котлов позволяет сэкономить до 25 % топлива, что существенно повышает привлекательность жидкотопливных котлов такого типа. При этом гарантийный срок эксплуатации составляет 20 лет. Интересно еще и то, что дизельная горелка для конденсационного котла комплектуется специальным защитным кожухом, что позволяет котлу работать практически бесшумно (то есть устраняется еще один недостаток обычного жидкотопливного котла – шумность работы).

Еще один вариант экономии топлива для жидкотопливного котла – использование турбоциклонных горелок, которые выпускаются некоторыми производителями котлового оборудования. С помощью таких горелок происходит полное сгорание топлива, при этом сжигаются и угарный газ, и окиси азота, и другие вещества, которые образуются при горении жидкого топлива, в результате топлива требуется меньше, а также возрастает экологичность жидкотопливного котла – вредные вещества, образующиеся в процессе горения, вместо того чтобы выбрасываться в атмосферу, сгорают, увеличивая эффективность работы котла. Пока лишь немногие производители котлового оборудования предлагают турбоциклонные горелки для своих котлов, но они уже имеются на российском рынке.

Следует заметить, что, хотя традиционным топливом для жидкотопливного отопительного котла считается солярка, такие котлы могут работать и на других видах жидкого топлива: мазуте, отработанных маслах, смеси нефтяных и биомасел, печном топливе и т. д. При этом в дымогарные каналы дизельных котлов устанавливаются турбуляторы из нержавеющей стали (для создания турбулентного потока, что позволяет улучшить теплопередачу и повысить эффективность работы котлового оборудования), а при переходе на отработанные масла они демонтируются (Рис. 3.10). Демонтирование турбуляторов при работе котла на отработанных маслах, мазуте и газомазутных смесях необходимо, так как в этом случае приходится часто очищать дымогарные каналы.

Несмотря на то что жидкотопливные котлы ориентированы не только на использование солярки в качестве топлива, при использовании других видов жидкого топлива (не солярки) могут возникать определенные сложности. Например, для обеспечения эффективной работы котлового оборудования необходимо устанавливать горелку, оптимизированную для определенной топливной смеси по таким параметрам, как вязкость, а также состав, который может отличаться в зависимости от поставщика (например, состав отработки масел различный не только в разных странах, но даже в разных регионах одной страны и в разных городах). Следует учитывать, что жидкотопливный котел имеет различную эффективность при применении разного жидкого топлива.

Рис. 3.10. Турбуляторы для жидкотопливного котла

Если планируется использовать жидкотопливный котел для таких видов топлива, которые выделяют большое количество продуктов сгорания (отработка масел как органического, так и синтетического происхождения, мазута и т. д.), рекомендуется выбирать котел, оснащенный не только передней дверкой (в нее встраивается горелка), но и задней – в этом случае увеличивается удобство обслуживания котла и проще становится очистка дымогарных каналов.