Текст книги "Отопление и водоснабжение загородного дома"

Самым оптимальным выбором может стать комбинированный котел, который работает на одном виде топлива. Он имеет топку специальной конструкции, в которой полностью сжигается топливо, заметно увеличивая КПД работы котла. Но использовать в качестве топлива магистральный газ не всегда возможно, потому что не во всех населенных пунктах он имеется. Конечно, можно купить сначала электрический, жидко– или твердотопливный котел, а впоследствии поставить газовый. Но это будет стоить немалых денег.

Решением данной проблемы станет котел, имеющий сменные горелки. Сначала можно пользоваться горелкой, работающей, например, на дизельном топливе. Когда появится газ, то горелка заменяется на газовую.

Котлы со сменными горелками, т. е. комбинированные, стоят несколько дороже аппаратов, работающих на одном виде топлива. Помимо этого, есть и еще один существенный недостаток: комбинированные котлы имеют большие размеры. Это значит, что под установку такого котла нужно предусмотреть отдельное помещение.

Но у такого рода котлов есть и преимущества: они надежны и долговечны, не зависят от перебоев газа (всегда можно перейти на жидкое топливо). Самым большим минусом этих котлов является наличие в их конструкции топливного насоса, вентилятора и пр. Все эти элементы работают от электрической энергии, и, если случаются перебои в ее подаче, они просто останавливаются, а с ними – и котел. Если зимой долгое время не будет электричества, то отопительная система неминуемо разморозится. Для предотвращения данной ситуации следует иметь резервный генератор электроэнергии, имеющий мощность, соответствующую общей мощности всего электрооборудования дома.

Одним из главных критериев при выборе водогрейного котла будет его теплопроизводительность, или мощность. Для того чтобы покрыть все тепловые затраты дома, мощность котла должна быть примерно на 20% больше.

При условии, что котел будет выбираться путем приблизительных вычислений или с учетом объема помещений, можно ошибиться. Конечно, можно сразу купить котел большой мощности. Но в этом случае деньги будут уплачены ни за что, ведь чем мощнее котел, тем он дороже. Вполне может оказаться, что для отопления дома нужен котел намного меньшей мощности. И наоборот, если вы приобретете котел малой мощности, то рискуете мерзнуть в холодное время года. Оптимальным выходом будет вариант, при котором вы доверите выбор котла специалистам.

Рис. 11. Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя и баком-аккумулятором тепла: 1 – поступление воды; 2 – пробковый кран; 3 – расширительный бак; 4 – главный стояк; 5 – теплогенератор; 6 – циркуляционный насос типа ЦВЦ; 7 – отопительный прибор; 8 – обратный клапан; 9 – тройник с пробкой; 10 – подача воды в раковину; 11 – бак-аккумулятор

Современные водогрейные котлы имеют несколько ступеней мощности. Это позволяет использовать их в нескольких режимах без снижения КПД. Ступени мощности дают возможность понижать выработку котлом тепловой энергии и количество потребляемого топлива без потерь тепла.

В тех домах, где применяется простейшая отопительная система, чаще всего тепло аккумулируется по старинке. То есть, чтобы уменьшить затраты на обслуживание водогрейного котла, устанавливаются специальные баки, аккумулирующие тепло (рис. 11).

Время разрядки бака – 8 ч (при работе котла 2 раза в сутки по 4 ч). Чтобы бак не терял тепло, его необходимо тщательно теплоизолировать.

Самыми современными моделями водогрейных котлов являются аппараты, оснащенные моделирующими горелками, которые дают возможность плавно менять мощность котла при постоянных значениях КПД.

В такого рода котлах изменяется количественное соотношение воздуха и подаваемого топлива, т. е. изменение количества воздуха и аэродинамического сопротивления в камере сгорания сопровождается изменением количества топлива.

Моделирующие жидкотопливные горелки с предварительным подогревом топлива дают последнему возможность полностью сгорать в камере и намного уменьшают вредные выбросы в атмосферу. Они получили название «горелки синего пламени», тогда как обычно оно окрашено в желтый цвет. Для того чтобы горелка имела синее пламя, топливо предварительно подогревается электрическим нагревателем или обратным газовым потоком.

Как правило, корпусы водогрейных котлов изготавливаются из чугуна или стали. Чугунные котлы меньше подвергаются коррозии, но имеют большой вес, что мешает транспортировке и монтажу. Кроме этого, минусом чугунных корпусов является их хрупкость: разогретый котел, наполненный холодной водой, может дать трещину. Стальным котлам не страшны температурные перепады, т. к. сталь намного пластичнее чугуна.

В качестве материала изготовления чугун и сталь используются при производстве теплообменников для котлов. Иногда, но очень редко теплообменники делают медными. Для теплообменников главным является не материал, из которого он изготовлен, а специальное защитное покрытие, имеющееся на его внутренних стенках. Этот защитный слой – гарантия того, что на стенках не будет скапливаться сажа. Это повысит теплоотдачу котла и значительно сократит объемы потребления топлива.

Обычно чугунные котлы рассчитаны на 20—50 лет эксплуатации, а стальные – на 15 лет. Это еще не значит, что через 15 лет стальной котел придет в полную негодность и потребует замены на новый. Скорее всего достаточно будет почистить внутренние стенки теплообменника, заменить некоторые детали, и котел можно снова эксплуатировать.

Как уже говорилось выше, для работы твердотопливных котлов используется бурый или каменный уголь, дрова, торф, сланцы и пр. При эксплуатации такого рода котлов затрачивается много времени и сил на их обслуживание. Например, за топочной камерой должно вестись круглосуточное наблюдение, котел время от времени требуется загружать топливом, для бесперебойной работы котла нужны довольно значительные запасы топлива, а после сжигания топлива следует очищать котел от шлака и т. д.

Поскольку эффективность сжигания твердого топлива невелика, то и КПД работы такого котла будет низким. Большим минусом является и то, что на колосниковой решетке необходимо постоянно поддерживать определенный слой топлива.

Но и у твердотопливных котлов имеются положительные качества. К ним можно отнести:

• многофункциональность котлов, т. е. они могут работать совместно с кухонными плитами;

• значительный срок эксплуатации (примерно 20—50 лет – чугунных, 10—15 лет – стальных котлов);

• простота и легкость ремонта – пришедшую в негодность секцию легко снять и заменить на новую;

• небольшая стоимость.

Если вы все-таки отдали предпочтение твердотопливному котлу, то он должен быть оснащен топкой длительного или затяжного горения с использованием твердого топлива высокого качества.

Водогрейные котлы, работающие на каменном угле, изготавливаются из чугуна и имеют наружную обшивку, выполненную из листовой стали. Такие котлы обычно имеют несколько секций, между которыми выполнены прокладки из листового асбеста. Поскольку дымовые газы, отходящие от котла в процессе работы, имеют довольно высокую температуру (250—400° С), то КПД работы котла резко снижается. Для уменьшения температуры отходящих газов и повышения эффективности работы твердотопливные котлы присоединяют к дымовой трубе через отопительный щиток. Если во время растопки котла тяга будет плохой, следует открыть заслонку прямого газохода, направив газы в дымовую трубу. После установления хорошей тяги заслонку закрывают, в результате дымовые газы идут в отопительный щиток.

Рис. 12. Секционный водогрейный котел КЧММ-2: а – продольный разрез; б – поперечный разрез

Среди самых распространенных чугунных твердотопливных котлов можно назвать следующие марки: КЧММ, КЧММ-2, КЧМ-1, КЧМ-2, КЧМ-3 и т.д. Все перечисленные котлы рассчитаны на давление 0,2—0,4 МПа, КПД – 75%. Поскольку такие котлы имеют довольно значительный вес, при их монтаже возникают некоторые трудности.

КЧММ-2 (рис. 12) представляет собой 2—4-секционный котел, оснащенный частично охлаждаемой колосниковой решеткой (охлаждаемые и неохлаждаемые элементы установлены в ней поочередно). В табл. 5 даны некоторые технические характеристики твердотопливного водогрейного котла КЧММ-2.

Таблица 5

Технические характеристики твердотопливного котла КЧММ-2

Рис. 13. Секционный водогрейный котел КЧМ-1: а – продольный разрез; б – вид спереди

КЧМ-1 (рис. 13) отличается от предыдущей марки только большим количеством чугунных секций.

КЧМ-2 (рис. 14) представляет собой котел, имеющий от 2 до 8 секций, топочное отверстие расположено в передней секции. Кроме этого, в нем имеется газоход с удлинителями потока дымовых газов. Удлинители состоят из вставок, выполненных из чугуна, имеют внутренние ребра и распорки с отверстиями для прохода газов. Технические характеристики котла даны в табл. 6.

Рис. 14. Секционный водогрейный котел КЧМ-2: 1 —трансформатор; 2 – вход обратной воды; 3 – горелка; 4 – электромагнитный вентиль; 5 – соленоидный вентиль; 6 – подвод газа; 7 – ниппель; 8 – вход газа; 9 – вход горячей воды; 10 – тягопрерыватель

Таблица 6

Технические характеристики твердотопливного котла КЧМ-2

КЧМ-2М «Жарок-2» (рис. 15) – твердотопливный котел, оснащенный топкой длительного сгорания топлива, которую при необходимости можно перевести на природный газ. В топочной камере имеются обводные растопочные каналы, через которые можно производить загрузку топлива в полном объеме за один раз, что увеличивает продолжительность работы котла без обслуживания и контроля. Поскольку в конструкции имеются дополнительные вертикальные ребра, это дает возможность образовать обводные растопочные каналы, которые не заполняются топливом. Кроме этого, данные ребра образуют замкнутое зольное пространство, способствующее повышению плотности газа в котле. Это позволяет регулировать подачу воздуха при растопке котла путем открытия крышки воздухосборника под нужным углом.

Рис. 15. Водогрейный котел КЧМ-2М «Жарок-2»: 1 – пакет секций; 2 – решетка; 3 – шнур асбестовый; 4 – ручка; 5 – воздухосборник; 6 – ящик зольный; 7 – винт М6 х 12; 8 – гайка М6; 9 – защелка; 10 – шайба; 11 – отражатель; 12 – дверка нижняя; 13 – кронштейн; 14 – стенка правая; 15 – отражатель; 16 – болт М10 х 35; 17 – ручка; 18 – дверка верхняя; 19 – болт М10 х 20; 20 – стенка левая; 21 – турбулизатор; 22 – крышка; 23 – прокладка; 24 – штуцер; 25 – термометр манометрический; 26 – кронштейн; 27 – отвод; 28 – прокладка; 29 – оправа для термометра; 30 – прокладка; 31 – термометр стеклянный; 32 – патрубок газоотхода; 33 – шайба М10; 34 – планка; 35 – табличка; 36 – отвод; 37 – болт М10 х 25; 38 – прокладка; 39 – стенка правая; 40 – заклепка 8 х 50

Котел «Жарок-2» позволяет отапливать помещение объемом от 300 до 900 м³ при использовании отопительной системы с естественной или принудительной циркуляцией. В табл. 7 дана продолжительность работы этого котла. В табл. 8 показаны технические характеристики КЧМ-2М «Жарок-2».

Таблица 7

Продолжительность работы котла КЧМ-2М «Жарок-2»

Таблица 8

Технические характеристики твердотопливного котла КЧМ-2М «Жарок-2»

КЧМ-2У «Каунас» – это котел, работающий на антраците, коксе, каменном угле. При желании его можно переоборудовать для использования газообразного или жидкого топлива. Несмотря на то что теплоемкость «Каунаса» меньше, чем «Жарка—2», КПД его работы значительно выше. Этот вид котла имеет ширину 465 мм, высоту – 1062 мм. Котел КЧМ-2У предназначен для обогрева домов объемом 400—1300 м³. В табл. 9 даны технические характеристики котла КЧМ-2У.

Таблица 9

Технические характеристики твердотопливного котла КЧМ-2У «Каунас»

КЧМ-3ДГ имеет топку длительного горения. Он может эффективно работать в течение 12 ч без обслуживания. При желании его можно переоборудовать для использования газообразного топлива.

Данный котел применяется в загородных домах, имеющих водяную отопительную систему с давлением не более 0,6 МПа. В табл. 10 даны технические характеристики котла КЧМ-3ДГ.

Таблица 10

Технические характеристики твердотопливного котла КЧМ-3ДГ

Стальные твердотопливные котлы выпускаются маркой КС-Т. Буква «Т» означает, что котел работает на твердом топливе. Помимо этого, изготавливаются котлы марки КС-ТГ, работающие как на твердом, так и на газообразном топливе.

Котел КС-Т (рис. 16) – это стальной шкаф в виде прямоугольника, его стенки прекрасно теплоизолированы гидрофобизированным базальтовым картоном, а затем обшиты стальными листами и выкрашены эмалью светлого цвета. Вокруг топки имеется водяная рубашка, от конвективной части топка отделена козырьком.

Рис. 16. Водогрейный котел КС: 1 – топка; 2 – загрузочная топка; 3 – колосники; 4 – дверка для обслуживания колосниковой решетки; 5 – зольник; 6 – водяная рубашка; 7 – козырек, отделяющий конвективную часть; 8 – конвективный газоход; 9 – водопроводящие каналы; 10 – термометр; 11 – винт регулировки; 12 – заслонка

Передняя панель аппарата оснащена двумя дверками. Одна из них предназначена для загрузки топлива в котел, другая – для обслуживания колосников, которые находятся внизу топочной части.

Газоход представляет собой три горизонтальные щели, которые образуются за счет водопроводящих каналов, установленных с незначительным уклоном. Это сделано для более быстрого удаления пузырьков пара. Без обслуживания котлы КС-Т и КС-ТГ могут работать более 6 ч. В табл. 11 даны технические характеристики котла КС-Т, а в табл. 12 – котла КС-ТГ.

Таблица 11

Технические характеристики котлов КС-Т

Таблица 12

Технические характеристики котлов КС-ТГ

Самым распространенным и экономичным топливом в средней полосе России является древесина. Большой минус – быстрое сгорание топлива, при этом выделяется небольшое количество тепла. Промышленность выпускает котлы, в которых древесина сгорает намного медленнее, а теплоотдача увеличена. Это котлы с так называемыми шахтными топками (рис. 17).

Такого рода котел имеет только один ход, а также оснащен верхним отводом дымовых газов. При растопке котла потребуется двойная подача воздуха: первичная порция нужна для горения твердой части топлива, вторичная – для сжигания выделяющихся летучих веществ. Первичная порция подается в топку

Рис. 17. Котел с дровяной топкой из листовой стали: а – вид сбоку; б – вид спереди; в – поперечный разрез; 1 – дверца поддувальная; 2 – дверца прочистная; 3 – дверца топочная; 4 – регулятор горения; 5 – водонагреватель; 6 – дымовой патрубок; 7 – колосники; 8 – чистка с песчаным затвором; 9 – дроссель (открывающийся при растопке и закрывающийся при установившемся горении); 10 – трубчатый нагреватель через колосники, а вторичная – в надтопливное пространство.

Твердотопливные котлы подразделяются на одно-и двухконтурные. Двухконтурные котлы служат не только для обогрева помещений, но и для нагревания воды.

АТВ—17,5 представляет собой котел, состоящий из двух емкостей цилиндрической формы, которые вставлены одна в другую (рис. 18). Внутренняя емкость относится к отоплению, наружная – к горячему водоснабжению. Вода, предназначенная для отопления помещений, нагревается с помощью трубы, находящейся внутри теплообменника. По этой трубе проходят дымовые газы из топки. С помощью смежной цилиндрической поверхности и четырех скобовидных труб происходит перераспределение тепла между системами отопления и горячего водоснабжения. Эта поверхность омывается водой из обеих систем.

Рис. 18. Двухконтурный твердотопливный водогрейный агрегат АТВ-17,5: 1 – зольник; 2 – колосник; 3 – дверца топки; 4 – топка; 5 – теплообменник горячего водоснабжения; 6 – теплообменник отопления; 7 – корпус; 8 – предохранительный клапан; 9 – фурмы для подачи вторичного воздуха; 10 – дверца зольника; 11 – горячая вода; 12 – труба к отопительным приборам

Конструкция топки такова, что котел может работать бесперебойно около 8 ч даже без обслуживания. Топка вмещает в себя примерно 30 кг твердого топлива. В дверце зольника выполнены отверстия, через которые поступает первичная порция воздуха, проходя при этом через колосниковую решетку. Вторичный воздух, используемый для сжигания выделившихся при горении топлива летучих веществ, подается через фурму в надтопливное пространство. В табл. 13 даны технические характеристики котла АТВ-17,5.

Таблица 13

Технические характеристики двухконтурного котла АТВ-17,5

Рис. 19. Водогрейный двухконтурный агрегат АТВ-23,2 (модель 3107): 1 – кожух декоративный; 2 – газоход; 3-4 – термометры манометрические; 5 – теплообменник; 6 – теплоизоляция; 7 – чугунный отражатель; 8 – загрузочная дверца; 9 – фурмы для подачи вторичного воздуха; 10 – растопочная дверца; 11 – дверца зольника; 12 – зольник; 13 – колосниковая решетка; 14 – топка; 15 – заслонка; 16 – загрузочный бункер; 17 – стопор; 18 – затвор; 19 – теплообменник горячего водоснабжения; 20 – дымоотводящий патрубок

Путем модернизации котла АТВ-17,5 был создан агрегат марки АТВ-23,2 (рис. 19). Новая модель оснащена загрузочным бункером для подачи топлива емкостью 45 кг, что дает возможность котлу работать без обслуживания в течение 24 ч. Из бункера топливо подается в наклонную часть колосниковой решетки. Имеющаяся заслонка регулирует подачу топлива, и толщина его слоя на колосниках остается постоянной.

Котел такого типа может обогревать дом площадью около 100 м². В табл. 14 даны технические характеристики котла АТВ-23,2.

Таблица 14

Технические характеристики двухконтурного котла АТВ-23,2

Котлы этого типа устанавливают в тех загородных домах, куда невозможно подать магистральный газ. Жидкотопливные котлы намного удобнее и проще в обслуживании и эксплуатации, чем твердотопливные. Эти агрегаты не требуют трудоемкого ухода, потому что работают автоматически весь отопительный сезон, после окончания которого проводят профилактический осмотр и при необходимости ремонт. Главным преимуществом жидкотопливных котлов является автономность системы отопления.

Тем не менее, устанавливая котел такого рода в своем доме, вы прежде всего должны позаботиться о подходящем помещении для хранения емкостей с топливом. Дизельное топливо выпускается в пластмассовых или стальных емкостях. Первые из них легкие и дешевые, но при длительном хранении следует выбирать стальные емкости или пластмассовые, но с двойными стенками. Нельзя хранить дизтопливо в прозрачных емкостях, потому что под действием света оно теряет свои свойства.

Можно устроить хранилище топлива в специально оборудованном помещении или хранить его снаружи дома закопанным в землю на глубину промерзания. Второй способ хранения более экологичен, потому что даже при закрытых емкостях дизтопливо издает специфический запах.

При работе котла дизтопливо полностью испаряется, а выделившиеся летучие вещества сгорают вместе с парами воздуха. Но при этом образуется большое количество серных выделений, которые осаживаются на стенках котла, особенно если температура воды невелика. Поскольку в стальном котле конденсата обычно бывает намного больше, жидкотопливные котлы изготавливают чаще всего из чугуна, хотя они становятся более тяжелыми.

Рис. 20. Котел отопительный АОЖВ: 1 – шибер; 2 – откидная крышка; 3 – крышка теплообменника; 4 – бак для топлива; 5 – теплообменник; 6 – экран; 7 – пламенная труба; 8 – люк; 9 – стенка передняя; 10 – дозатор; 11 – кожух горелки; 12 – поддон; 13 – горелка; 14 – регулятор воздуха; 15 – короб дымовой

Как правило, все жидкотопливные котлы монтируются в специально отведенных помещениях, в которых должна быть хорошая вентиляция и температура не ниже 7° С. Установив на трубопроводе, подающем топливо в котел, фильтры тонкой очистки, можно значительно продлить срок эксплуатации котла.

Жидкотопливный котел АОЖВ (рис. 20). Он представляет собой прямоугольный металлический шкаф, снабженный откидными крышками, дающими возможность производить осмотр, обслуживание и ремонт котла. В лицевой части агрегата установлен топливный бак емкостью 16 л, имеющий указатель топлива поплавкового типа. Этого количества топлива хватает для бесперебойной работы котла в течение 15 ч.

В нижней части котла установлена горелка с теплоизоляционным кожухом, создающим направленное движение воздуха в сторону горения, которая имеет естественный подсос воздуха. Над горелкой установлена пламенная труба, оснащенная теплоизолирующей крышкой и экраном.

Водогрейный котел имеет теплообменник, который образуют два концентрически расположенных цилиндра. Пространство между этими цилиндрами заполнено водой. Сверху и снизу теплообменника имеются краны для подачи холодной и отвода горячей воды. Позади теплообменника, на его стенке, смонтирован дымовой короб, оснащенный шибером, который регулирует подачу воздуха и направляет отвод дымовых газов.

В момент растопки котла шибер должен стоять в положении «открыто». После того как вода нагреется до нужной температуры, шибер следует закрыть. Заслонка перекрывает путь дымовым газам, идущим в дымоход. В результате этого газы проходят через кольцевой зазор между пламенной трубой и водяной рубашкой. Они отдают свое тепло воде, после чего уходят в дымоход.

Для работы данного котла применяется печное бытовое топливо или керосин. В нижней части агрегата установлен дозатор, который регулирует подачу топлива в горелку. Если уровень топлива поднимается выше контрольного, дозатор автоматически прекращает его подачу. В табл. 15 даны технические характеристики котла АОЖВ.

Таблица 15

Технические характеристики жидкотопливного котла АОЖВ