Отопление и водоснабжение загородного дома Смирнова Людмила
• способа соединения отопительных приборов и подающих стояков;
• расположения стояков;
• схемы прокладки магистрали.
В табл. 4 указаны данные по выбору конфигурации системы водяного отопления.
Таблица 4
Выбор конфигурации системы водяного отопления в зависимости от особенностей дома
Информацию, данную в этой таблице, обязательно стоит учитывать, т. к. именно от схемы разводки трубопроводов зачастую зависит комфорт в доме.
Теперь стоит пояснить, что такое системы с верхней и нижней разводкой магистралей.
В первом случае нагретый теплоноситель поступает в стояки сверху, т. е. с чердака, во втором случае – снизу, из подвала. Стоит заметить, что независимо от схемы разводки расширительный бак устанавливают всегда в самой высокой точке, а водогрейный котел монтируют внизу (подвал или первый этаж). Весьма наглядно это показано на рис. 6.
Системы водяного отопления по схеме расположения труб стояков подразделяются на: однотрубные горизонтальные, однотрубные вертикальные, двухтрубные, тупиковые двухтрубные вертикальные, проточные двухтрубные с попутным движением воды и т. д. Расскажем подробнее о некоторых из них.
Рис. 6. Двухтрубная схема водяного отопления: а – с верхней разводкой; б – с нижней разводкой; 1 – главный стояк; 2 – обратный трубопровод; 3 – котел; 4 – расширительный бак; 5 – нагревательные приборы; 6 – перелив; 7 – предохранительный трубопровод; 8 – воздушная труба
Однотрубная горизонтальная система
В этой системе вода течет в одном направлении, а минимальная длина трубопровода обеспечивается за счет того, что вода после прохождения через отопительные приборы возвращается в подающую систему. Таким образом, расход в подающем трубопроводе является постоянным на всем его протяжении, а температура снижается. Это связано с тем, что поступает более холодная вода из отопительных приборов. При фиксированном теплоподводе площадь теплоотдающей поверхности отопительного прибора должна возрастать с увеличением расстояния от водонагревателя.
Серьезным недостатком однотрубной горизонтальной системы является невозможность регулирования теплового потока, т. е. отопительный прибор может работать только при полностью открытом или закрытом приборном вентиле. Частичное регулирование можно выполнять с помощью специальных устройств, однако это редко является экономически оправданным. В частности, для выполнения перепуска теплоносителя через перекрытый отопительный прибор следует смонтировать специальные перемычки, так называемые байпасы. Как это сделать, показано на рис. 7.
Рис. 7. Перепуск теплоносителя через перекрытый радиатор с помощью байпаса: 1 – байпас; 2 – радиатор
Данные перемычки дают возможность регулировать объем поступающей в отопительные приборы воды, но их установка довольно часто ухудшает внешний вид системы и повышает температуру на поверхности трубы стояка и перепуска.
Однотрубная вертикальная система
Для тех домов, которые имеют более чем один этаж, как правило, используют разновидность однотрубной системы с верхней разводкой и прокладкой по чердаку подающего трубопровода, от которого вниз отходят параллельные вертикальные стояки для подачи воды в радиаторы. Они должны находиться на разных этажах строго один над другим. При этом температура воды в подающем трубопроводе одинакова в точке входа в любой нисходящий стояк, т. е. изменение температуры возникает уже в самих стояках. При использовании системы с вертикальными стояками все отопительные приборы подсоединяются к общему стояку независимо от того, на каком этаже они расположены (рис. 8).
По сравнению с двухтрубными, однотрубные системы водяного отопления имеют более эстетичный внешний вид и небольшую сметную стоимость. Но устраивать их можно только в тех домах, где есть чердак, т. к. это дает возможность смонтировать систему с верхней разводкой.
Рис. 8. Однотрубные системы водяного отопления: а – с замыкающими участками; б – с горизонтальной проточной системой; 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – расширительная труба; 4 – расширительный бак; 5 – подающая линия; 6 – воздухосборник; 7 – стояки; 8 – обратная линия; 9 – насос; 10 – тройники с пробками; 11 – уклон
Двухтрубные системы водяного отопления
Такая система водяного отопления является самой распространенной. В этом случае к каждому отопительному прибору подходят две трубы (прямая и обратная). Первая служит для подачи нагретой воды в отопительный прибор, а вторая – для отвода охлажденной воды.
Трубопровод может быть смонтирован несколькими способами:
1) в форме звезды, когда прямая и обратная трубы подходят к каждому отопительному прибору от общего трубопровода (рис. 9, а). В этом случае и прямая, и обратная трубы, идущие к котлу и от него, разветвляются на столько частей, сколько отопительных приборов установлено в доме;
2) в виде шлейфа. В этом случае прямая и обратная трубы последовательно обходят ряд отопительных приборов (рис. 9, б). При использовании такой формы разводки отопительные приборы, расположенные ближе к котлу, имеют более выгодное положение, потому что им достается более горячая вода. Чтобы разница температур не была слишком большой, сечение труб по мере приближения к котлу увеличивается.
Недостатком двухтрубной системы является потеря давления в каждом гидравлическом контуре (соответствующем каждому радиатору), возрастающая по мере удаления от водонагревателя (котла). Для обеспечения одинакового давления нужно принимать специальные меры.
Двухтрубные системы бывают с тупиковым и попутным движением воды в магистралях.
Система с тупиковым движением воды аналогична однотрубной вертикальной системе. Исключением является то, что радиаторы на каждом этаже подключены параллельно между подводящим и отводящим стояками. У тупиковой системы имеется два циркуляционных кольца разной длины: одно из них (короткое) проходит через самый близкий к котлу стояк, другое (длинное) – через самый удаленный от котла стояк.
Рис. 9. Способы выполнения двухтрубной разводки: а – способ разводки «звезда»; б – способ разводки «шлейф»; 1 – прямая труба; 2 – обратная труба; 3 – отопительные приборы
Рис. 10. Водяное отопление с попутным движением воды: 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – расширительный бак; 4 – воздухосборник; 5 – подающие стояки; 6 – обратные стояки; 7 – обратная линия; 8 – расширительная труба; 9 – насос; 10 – направление уклона труб
Двухтрубная система с попутным движением воды обладает всеми достоинствами вообще двухтрубных систем. В то же время она лишена недостатка, связанного с неравенством перепадов давления, присущего системе с тупиковым движением воды. В этом случае горячая вода из водонагревателя проходит по подающему трубопроводу уменьшающегося размера к трубам, затем к нагревательным приборам, а от них поступает в обратный трубопровод, который идет параллельно подающему в направлении водонагревателя. Трубопровод собирает выходящую из радиаторов воду и увеличивается в диаметре до последнего радиатора. При этом длина пути, проходимого водой, одинакова для всех радиаторов. На рис. 10 показан пример такой системы отопления.
Водогрейные котлы (Генераторы тепла)
Водогрейный котел, или генератор тепла, представляет собой устройство, вырабатывающее нужное количество тепла при сжигании топлива. Это тепло передается жидкому теплоносителю.
Конструкция самых разных водогрейных котлов одинакова. Они состоят из металлического корпуса с теплообменником внутри. Теплоноситель нагревается в теплообменнике и поступает по трубам к отопительным приборам.
В настоящее время на рынке имеется несколько десятков моделей отечественных и импортных котлов мощностью от 10 до 420 кВт, что соответствует тепловой мощности от 5000 до 360 000 ккал/ч.
Корпусы котлов изготавливаются из толстой стали или чугуна и тщательно изолируются для уменьшения теплоотдачи внутрь помещения. Котлы могут работать на твердом, жидком или газообразном топливе. Многие модели оснащены универсальными горелками, способными работать как на газе, так и на солярке. Горение поддерживается автоматически.
В некоторых водогрейных котлах имеются раздельные контуры для циркуляции воды (для отопления и горячей воды), специальные циркуляторы для более интенсивного обращения воды в контурах отопления. Для эффективной и продолжительной эксплуатации некоторым моделям котлов необходимы мембранные расширительные баки.
На что же следует обратить более пристальное внимание при выборе водогрейного котла? Необходимо учесть нижеперечисленные параметры:
• вид топлива;
• номинальную мощность котла;
• функциональное назначение котла (для обогрева, горячего водоснабжения или того и другого);
• уровень автоматики котельного оборудования. Помимо этого, немаловажное значение имеет то,
из чего изготовлен котел, а также размеры и его вес, стоимость и прочие критерии.
Прежде чем покупать котел, следует определиться, на каком виде топлива он будет работать, поскольку стоимость топлива составляет основную часть расходов по эксплуатации.
Самым дешевым и распространенным видом топлива в нашей стране является природный газ. При его использовании выделяется наибольшее по сравнению с другими видами топлива количество тепла. Кроме этого, продукты сгорания газа содержат намного меньше вредных веществ, которые отравляют атмосферу. Из-за практически полного сжигания газа в топливнике практически не остается сажи, что благотворно сказывается на его работе и облегчает уход. При использовании газа в качестве топлива отпадает необходимость делать его запасы. Расход данного вида топлива можно вести с помощью газового счетчика. Котлы, работающие на природном газе, практически не подвержены коррозии, имеют более долгий срок службы, чем твердо– или жидкотопливные агрегаты.
Недостатком такого рода котлов является то, что не во всех местностях доступен природный газ. Понятно, что если какой-либо населенный пункт только-только начал строиться, то газопровод к нему еще не подведен.
Котлы, работающие на дизельном топливе, более независимы от централизованных трубопроводов. Но это сильно увеличивает их стоимость. При выборе именно такого котла владелец встает перед проблемой: где хранить емкости с запасом солярки. Можно оборудовать хранилище внутри котельной или хранить емкости с соляркой снаружи, в специально оборудованных ямах. Для хранения данного вида топлива лучше использовать стальные емкости.
Во время сжигания в котле солярка полностью испаряется, а ее пары вместе с воздухом сгорают. В результате этого процесса образуется большое количество серных выделений, которые в виде конденсата оседают на стенках котла (особенно если температура теплоносителя невысока). Поскольку в котлах, изготовленных из чугуна, образование конденсата намного ниже, чем в стальных, агрегаты изготавливают в основном чугунными. Кроме всего прочего, на жидко-топливных котлах следует устанавливать автоматическую систему, позволяющую значительно экономить тепловую энергию.
Водогрейные котлы, работающие на твердом топливе (каменном или буром угле, коксе, дровах, торфе или сланцах), потребуют от хозяина довольно больших затрат времени и сил. Наиболее частая и трудозатратная операция – загрузка топлива в котел. Поскольку эффективность сжигания твердого топлива значительно ниже, чем газа или мазута, то КПД работы такого котла составит примерно 60%. После использования твердого топлива остается большое количество сажи, что добавляет хлопот хозяевам, т. к. уход за такими котлами считается самым трудоемким. Помимо этого, для хранения запасов твердого топлива нужно иметь помещение довольно значительного размера.
Промышленность выпускает котлы, работающие от электрической сети. Конечно, энергозатраты такого котла весьма значительны. Но при эксплуатации электрокотлов имеется и масса преимуществ: простота контроля температуры, экономичный режим, тарифные льготы при использовании электроэнергии в ночное время и пр. Самым большим недостатком такого рода котлов являются перебои с подачей электроэнергии. Но эта проблема легко решается установкой блока аварийного питания.
Комбинированные котлы
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.
Мощность водогрейных котлов
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.
Котлы с моделирующими горелками
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.
Материалы для изготовления котлов
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.
Твердотопливные котлы
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
Жидкотопливные котлы
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
Чугунные секционные котлы серии КЧМ
Котлы этой серии работают на газе. Они имеют инжекционные (атмосферные) горелки низкого давления. Такого рода горелки представляют собой насадку прямоугольной формы, оснащенную центральной перемычкой. По периметру у горелки расположены огневые отверстия, выполненные в два ряда. Такое расположение отверстий увеличивает длину факела по сравнению с однорядными горелками.
Котлы серии КЧМ имеют автоматическую систему регулировки температуры теплоносителя (от 45 до 85° С). Внутренний стержень и наружная трубка терморегулятора выполнены из металлов, имеющих различный коэффициент линейного расширения, на этом и основан принцип действия автоматики. Главной деталью системы регулировки является соленоидный клапан, подающий газ на горелку. Соленоид подключен к источнику переменного тока. В случае, когда вода нагревается выше установленной нормы, терморегулятор, установленный на выходе горячей воды, отключает соленоидный клапан – доступ газа к горелке прекращается. При остывании воды электрический контакт замыкается, клапан открывает доступ газа.
Помимо этого, газовые агрегаты КЧМ имеют систему безопасности, включающую в себя термопару, запальную горелку и электромагнитный клапан. Факел запальной горелки раскаляет спай термопары – возникает электрический ток. Нижний конец штока соединен с якорем электромагнитного клапана. На этом конце закреплен клапан, выполненный в виде тарелочки. Он прижат с помощью пружины к верхнему седлу. В нерабочем положении клапан перекрывает доступ газа к основной и запальной горелкам. Для того чтобы разжечь котел, необходимо нажать кнопку электромагнитного клапана, который соединен с тарельчатым клапаном. Газ начнет поступать к запальной горелке. После того как термопара нагреется и возникнет электрический ток, якорь прижмется к электромагниту, а тарельчатый клапан откроет доступ газа к основной горелке. Через 25 с после того, как погаснет запальная горелка, термопара остынет, закроет клапан, доступ газа перекроется автоматически.
Современные котлы серии КЧМ-5 могут работать на газе, а также на твердом и жидком топливе.
Устанавливают их обычно для отопления помещений площадью до 1000 м2. Основные их детали и узлы изготовлены из высококачественного серого чугуна, усилены антикоррозийным покрытием и обладают прекрасной термостойкостью. Практически все современные агрегаты имеют автоматические системы, созданные по принципу зарубежных. Отличительной особенностью этих систем является наличие электромагнитного клапана, который дает возможность экономить топливо, а также повышать безопасность работы котла за счет предохранительного термостата. Некоторые модели оснащены встроенным водонагревателем, который обеспечивает владельцев горячей водой. Принцип работы водонагревателя заключается в теплообмене горячей и холодной воды через стенки латунных труб.
Газовый котел КЧМ-5-Гн-К имеет атмосферную горелку, при работе практически не издает шума, топливо в нем сгорает полностью, а КПД составляет 80—90%. Потерь тепла в данном агрегате практически нет. Но у этой модели имеется большой минус: автоматическая система работает только при наличии электричества. При отключении электроэнергии будет гореть только запальная горелка. В табл. 16 даны технические характеристики котла.
Таблица 16
Технические характеристики газового котла КЧМ-5-Гн-К
КЧМ-7 «Гном» представляет собой чугунный газовый котел, КПД которого составляет примерно 92%. Он имеет декоративный кожух современного дизайна. Между стенками и декоративным кожухом выполнена теплоизоляция, не дающая наружным стенкам сильно нагреваться. В табл. 17 даны технические характеристики котла КЧМ-7.
Таблица. 17
Технические характеристики газового котла КЧМ-7
Газовые котлы АОГВ и АКГВ. Котлы АОГВ представляют собой одноконтурные агрегаты, оснащенные встроенной атмосферной горелкой. АКГВ – двухконтурные котлы. Обе эти модели используют в системах водяного отопления как с естественной, так и принудительной циркуляцией теплоносителя. При этом давление в системе не должно превышать 1,5 атм. Мощность котлов колеблется в пределах от 11,5 до 30 кВт. В настоящее время промышленность выпускает котлы марок АОГВ-29 и АКГВ-29, применяемые для отопления помещений площадью до 250 м2.
Агрегаты обеих марок имеют автоматическую систему безопасности и регулирования. Если в запальной горелке погасло пламя, значит, давление газа в сети упало ниже допустимой нормы или затруднена тяга в дымоходе. В этих случаях подача газа в горелку прекращается автоматически. Большим плюсом является то, что систему безопасности не нужно подключать к электросети, т. к. она работает от ЭДС, которая вырабатывается термопарой, встроенной в котел. Котлы марок АОГВ-23,2 и АКГВ-23,2 оснащены автоматикой американского производства фирмы «Honeywell». Имеется возможность одноконтурные котлы АОГВ оснастить приставкой горячего водоснабжения – теплообменником Т-1 емкостью 27 л.
Газовые котлы работают на природном газе низкого давления. Агрегат марки АОГВ-17,4 может работать на природном и сжиженном газе, стоит только заменить форсунку. В табл. 18 даны технические характеристики одноконтурных котлов АОГВ, в табл. 19 – характеристики двухконтурных агрегатов АКГВ.
Таблица 18
Технические характеристики одноконтурных котлов АОГВ
Таблица 19
Технические характеристики двухконтурных котлов АКГВ
Электрические котлы
Водогрейный котел, работающий от электросети, представляет собой теплообменник. В свою очередь, теплообменник – это бак, оснащенный нагревательными элементами, а также блоком автоматического управления. Иногда в комплекте такого теплообменника имеется циркуляционный насос, расширительный бак, предохранительный клапан и очистительный фильтр.
Электрические котлы классифицируются в зависимости от мощности, т. е. для отопления дома площадью не более 150 м2 применяется аппарат мощностью до 16 кВт, при площади 200—300 м2 – 24—32 кВт. Для обогрева большого загородного дома понадобится котел мощностью 100 кВт и выше.
Электрические котлы малой мощности подпитываются как от однофазного генератора напряжением 220 В, так и от трехфазного источника тока напряжением 380 В. Котлы с большой мощностью бывают только трехфазными. Источник питания электрического котла обязательно монтируется на отдельном автомате защиты сети. Для установки электрического котла не нужно оборудовать специальное помещение.
Электрический водогрейный котел не слишком зависит от бесперебойности подачи электроэнергии. Если отключение длится недолго, помещение не успеет выстудиться, а котел начнет работать автоматически при поступлении электроэнергии (вмешательства человека не требуется). Но если отключения электричества случаются часто, то следует дополнительно смонтировать стабилизатор напряжения. Этот прибор позволит увеличить низкое напряжение и сгладить его скачки.
Кроме того, можно установить блок аварийного электропитания, который имеет в своем составе аккумулятор и инвертор, преобразующий постоянное напряжение в 12 В в переменное в 220 В. При отключении электричества инвертор автоматически подключит котел к аварийному блоку питания, а при восстановлении подачи электроэнергии он также автоматически перейдет в режим подзарядки аккумулятора. Если в аварийном блоке установлен аккумулятор на 200 А, его хватит на 10 ч работы.
Если в той местности, где находится загородный дом, электроэнергию отключают слишком часто, то не стоит устанавливать электрический котел. Скачки напряжения и колебания частоты тока довольно быстро приводят в негодность автоматику аппарата.
Электрический котел КОЭ-6 «Жучок». Этот аппарат предназначен для отопления домов с небольшой площадью, которые находятся далеко от централизованных теплогенераторов. Котел оснащен системой безопасности, включающей в себя терморегулятор, аварийный термодатчик, автоматы для защиты от КЗ (короткое замыкание) и перегрузок. В табл. 20 даны технические характеристики данного котла.
Таблица 20
Технические характеристики электрического котла КОЭ-6 «Жучок»
Электрические котлы «Гольфстрим». Представляют собой агрегаты, имеющие электронные термостаты, группу безопасности, которая защищает оборудование от перегрева и КЗ. Если температура поднимется выше 90° С, то сработает тепловая аварийная защита. Все модели этой серии оснащены плавной регулировкой температуры теплоносителя, их корпуса выполнены из меди, а нагревательные элементы – из нержавеющей стали.
Комбинированные котлы
Комбинированные котлы, как правило, работают на принципе использования нескольких источников тепла. Обычно применяются газ и дизельное топливо. В табл. 21 даны технические характеристики некоторых моделей комбинированных котлов. Естественно, что цена такого рода водогрейных котлов значительно выше однотопливных. Несмотря на то что КПД работы комбинированных агрегатов ниже на 15—20%, чем у однотопливных, они более надежны и долговечны. При возникновении перебоев в подаче газа можно легко перевести котел на другой вид топлива, что, конечно, также является одним из положительных качеств.
Но у такого рода аппаратов существуют и недостатки. Одним из них можно считать наличие топливного насоса, вентилятора и тех элементов, которые работают от электросети. При сбоях в энергосистеме все это оборудование отключится, и котел перестанет работать. Если электроэнергии не будет слишком долго, вода в отопительной системе может замерзнуть и разорвать трубы.
Для того чтобы снизить количество конденсата внутри комбинированных котлов, их изготавливают из чугуна. За рубежом даже разработана модель агрегата биметаллического типа, т. е. комбинированные котлы имеют двойные стенки: из чугуна и стали. Внутренняя поверхность, которая соприкасается с топочными газами, изготовлена из чугуна, а поверхность, соприкасающаяся с водой, – из стали. Еще одним плюсом такой конструкции является ее меньший вес.
Таблица 21
Комбинированные котлы, работающие на газовом и жидком топливе
Комбинированные котлы бывают двух типов:
• с двумя горелками: одна для газа, другая для жидкого топлива;
• с одной комбинированной горелкой для обоих видов топлива.
В первом случае при необходимости можно легко снять одну горелку, а на ее место установить другую, которая вставляется в специально оборудованное место на дверце или в передней части котла (горелку крепят с помощью винтов на глубине топочной камеры). После этого с помощью накидной гайки подсоединяется газовая или жидкотопливная линия.
Газовая горелка, применяемая в комбинированных аппаратах, имеет вентиляторный наддув. Это дает ей возможность не зависеть от давления газа в магистрали. В этом случае котел может работать даже тогда, когда давление газа в магистрали значительно снижено.
Если агрегат имеет одну комбинированную горелку, то подводящие топливные линии (газ и жидкое топливо) подходят к ней с двух сторон. При необходимости горелка подключается к нужной линии. Конструктивная особенность комбинированных горелок состоит в том, что они имеют одинаково круглое пламя независимо от вида топлива. Обычно такие горелки оснащены воздушным клапаном на сервоприводе, что позволяет значительно экономить тепло и дает возможность топливу сгорать полностью. Данный клапан не дает камере сгорания остывать в период, когда котел не работает, а при вторичном розжиге аппарата плавно переводит оборудование в рабочее состояние. Есть или нет в горелке воздушный клапан, можно увидеть в маркировке. В табл. 22 даны некоторые модели газовых горелок для комбинированных котлов, а в табл. 23 – модели жидкотопливных горелок.
Таблица 22
Горелки для газового топлива
Таблица 23
Горелки для жидкого топлива
Поскольку цена котла с комбинированной горелкой значительно выше, чем у котла с одним видом топлива, но со сменной горелкой, то в России их пока немного.
Универсальный котел «Пламя»
Такие котлы бывают как одноконтурными, так и двухконтурными. Их корпус изготавливается из стали, а работают они на всех видах топлива (рис. 21). Конструкция агрегата «Пламя» такова, что позволяет довольно быстро переоборудовать его с одного вида топлива на другой. На передней панели имеются две дверцы. Первую из них используют для загрузки твердого топлива, а вторую – для чистки топки и для подачи воздуха.
В случае, когда котел работает на газе или дизтопливе, вместо второй дверцы устанавливается атмосферная или жидкотопливная горелка. На задней стенке котла смонтированы патрубки горячей воды, дымоход и патрубок обратного трубопровода отопительной системы.
При работе котла с использованием твердого топлива используется регулятор подачи воздуха, который регулирует интенсивность горения и систему электроподогрева, позволяющую поддерживать постоянную температуру между загрузкой порций топлива. Кроме этого, если произойдет отключение основного источника обогрева, то данная система будет поддерживать плюсовую температуру в доме.
Промышленность выпускает три модификации универсального котла «Пламя», которые классифицируются по мощности:
– модель 12,5 предназначена для обогрева домов площадью до 120 м2;
– модель 20 – для домов площадью от 120 м2;
– модель 40 – для домов площадью 250—500 м2. Данные модели предназначены для отопительных систем с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.
Рис. 21. Универсальный котел «Пламя»: 1 – термометр; 2 – проточный водонагреватель; 3 – патрубок установки термодатчика; 4 – турбулизатор; 5 – дверца загрузочная; 6 – топка; 7 – колосник; 8 – поддувало; 9 – патрубок подающего трубопровода; 10 – патрубок горячей воды; 11 – патрубок холодной воды; 12 – шибер регулирования тяги, установленный в дымоходе; 13 – кожух; 14 – воздушный зазор (теплозащита); 15 – внешняя стенка котла; 16 – водяная рубашка (теплоноситель); 17 – внутренняя стенка котла; 18 – патрубок обратного трубопровода
Положительными качествами котла «Пламя» можно считать невысокую цену оборудования, простоту и дешевизну установки, долгий срок эксплуатации, а также экономию тепла за счет системы электроподогрева.
Водогрейные (гидронные) котлы
Читать бесплатно другие книги:
