Бытовые отопительные котлы: обзор и характеристики оборудования

Содержание

• 1 Котлы на твёрдом топливе
  • 1.1 Традиционные
  • 1.2 Газогенераторные
• 2 Дизельные (жидкотопливные) котлы
• 3 Электрические котлы
  • 3.1 ТЭН
  • 3.2 Электроды
• 4 Газ
  • 4.1 Конвекционные (традиционные) котлы
  • 4.2 Теплообменники
  • 4.3 Конденсационные котлы
• 5 Заключение

Для обогрева особняков на данный момент используют печи, камины, воздухонагнетатели, а также газовые, электрическиё, дизельные и твердотопливные бытовые котлы, которые могут быть разных модификаций и работать по разному принципу.

Установка того или иного отопительного прибора зависит от технических условий проекта здания, а также от возможности использования того или иного вида энергоресурса, то есть, есть ли у вас природный газ или электрифицирован ли ваш дом.

Твердотопливные котлы

Впрочем, выбирать вы будете сами, а вот мы вам расскажем, из каких моделей вы сможете сделать этот выбор вообще, то есть, объясним, как они работают, и покажем видео ролик в этой статье.

Котлы на твёрдом топливе

Традиционные

DAKON DOR 12

Давайте рассмотрим, как работают бытовые твердотопливные котлы на примере DAKON DOR 12 — эта модель обладает полной автономией (не зависит от электроэнергии) и здесь используется практически любое твёрдое топливо (древесина и уголь), но оптимальный материал для горения — это уголь. Регулировка мощности производится при помощи заслонок (термомеханический регулятор), увеличивающих или уменьшающих приток воздуха в топливную камеру и поддувало.

Теплообменник у DAKON DOR 12 сделан из особопрочной жаростойкой стали, но есть также модели, где теплообменники выполнены из чугуна — благодаря толстым стенкам увеличивается срок эксплуатации агрегата. В данном случае при сжигании топлива обеспечивается высокая эффективность сгорания, это происходит благодаря особой конструкции топливной камеры.

Здесь используется первичный и вторичный воздух, который регулируется не только задвижками, но и системой поворота и откидывания колосников, а также рычаг встряхивания, расположенный сбоку котла.

Жаростойкие сегменты и шамотные доски в камере сгорания являются катализаторами горения, а кроме того, увеличивают срок службы агрегата (не так быстро перегорают). На дверце зольника смонтирован регулировочный дроссель, который тоже является катализатором горения — он регулирует приток первичного воздуха. На боковых панелях, в их средней части, находятся специальные отверстия для подачи и регулировки вторичного воздуха.

Газогенераторные

Принцип работы пиролизного котла

Совсем по-другому работают пиролизные или газогенераторные бытовые котлы отопления на твердом топливе, у них в отличие от традиционных агрегатов получается минимальный выброс продуктов сгорания в атмосферу, так как топливо сгорает почти полностью.

Принцип работы заключается в выделении пиролизного газа при температуре от 200 ?C и недостатке кислорода, его смешивании с горячим вторичным воздухом и окончательного сжигании этого газа в камере дожига.

Если говорить проще, то твёрдое топливо закладывается в первичную топливную камеру и после достаточного разгорания доступ первичного воздуха, который через поддувало под колосниками поддерживает горение, очень сильно сокращается — древесина или уголь попросту дымят, что означает интенсивный процесс выделения пиролизного газа. Регулировка производится при помощи специальных заслонок.

Твердотопливные котлы длительного горения

Выделяющийся пиролизный газ (термический продукт разложения топлива) поступает в камеру дожига, а во время перехода котла в режим газогенерации в камеру дожигания поступает также вторичный воздух, который по пути следования (через топку) достигает необходимой температуры и вступает в термохимическую реакцию с пиролизным газом.

Этот разогретый вторичный воздух поступает не произвольно, а через специально скалиброванные отверстия в камере догорания, что позволяет регулировать скорость процесса и, следовательно, мощность котла.

Дизельные (жидкотопливные) котлы

Бытовые жидкотопливные котлы

Наиболее востребованный вид топлива для таких котлов, это соляр и инструкция настаивает на отдельном хранении топлива, то есть, не в самой котельной, а в другом помещении либо в каком-то контейнере во избежание возгорания.

Сами агрегаты могут быть сделаны:

• либо из стали;
• либо из чугуна.

Но для загородных домов предпочтение, как правило, отдают второму варианту — его положение при эксплуатации наиболее надёжно. А вот стальные модели выполнены для напольного и для навесного (настенного) монтажа, хотя навесной вариант отнюдь не является лидером продаж, несмотря на то, что имеет мощный слой термоизоляции.

Текущее профтехобслуживание агрегатов такого типа обычно сводится к техническому контролю жидкотопливной форсунки и горелки, а также регулярной чистке дымохода. По способу производства тепловой энергии котлы на жидком топливе подразделяются на традиционные и конденсационные, где второй вариант более продуктивен, так как позволяет использовать максимальное количество энергии самой установки.

Принцип работы дизельного котла

Принцип работы дизельного агрегата заключается в разогреве теплообменника, который обычно делают из чугуна реже из жаростойкой стали, что происходит при помощи горелки и вот здесь основное различие — они могут быт:

• одноступенчатыми,
• двухступенчатыми,
• модуляционными.

Разница в ступенях, это обширность диапазона регулировки. Так, одноступенчатые горелки не регулируются вообще, то есть, имеют постоянную мощность нагрева, двухступенчатые, соответственно, имеют два уровня, а вот модуляционными можно установить любой подходящий для того или иного случая режим.

Дизельные котлы для отопления домов современного типа оснащаются электронным блоком управления, который автоматически контролирует систему и отключает её в случае неполадок в оборудовании, поддерживает заданную вами температуру и имеет несколько ступеней защиты. Агрегаты могут быть одноконтурными — рассчитанными  только на обогрев здания, двухконтурными — с дополнительной функцией проточного ГВС и двухконтурными с бойлером, где функция ГВС находится в постоянном режиме.

Электрические котлы

ТЭН

Принцип работы ТЭНового котла

Пояснения к фото:

ТЭНы расположены вверху и внизу;

Жидкий теплообменник;

Изолирующий жидкость слой;

Расширительный бак;

Предохранительный ОВ клапан;

Датчик давления;

Гидрогруппа (трубы, краны и клапаны);

Воздухоотвод теплообменника: A — возврат из системы, B — подача в систему

Чаще всего котлы, работающие на ТЭНах, производят навесного типа, для монтажа на стену и это вполне оправданно. Глубина прибора обычно не превышает 25-30 см, не говоря уже о превосходном дизайне агрегатов, очень хорошо вписывающемся в любой интерьер комнаты.

Вы можете подобрать подходящий для вас микроклимат помещения, задав нужную температуру, и эту функцию обеспечивает пусковая терморегулирующая арматура, оснащённая датчиками, которые отслеживают температуру в комнате и в контуре отопления.

Блок трубчатого электронагревателя

Сам трубчатый электронагреватель делается из стали, меди или титана и в этой трубке находится спираль, которую делают из нихрома и на концах впаивают контактные стержни. Спираль в металлической трубке запрессовывается кварцевым песком, а контактные стержни фиксируются фарфоровыми заглушками, так что нихром не имеет контакта с внешней средой.

WAILLANTeloBLOCK (настенный)

Мощность котлов, работающих от сети 220/380В, может сильно отличаться друг от друга, но для бытового использования, как правило, используют однофазные (220В) агрегаты, где на выходе может быть от 2 до 30 кВт.

Например, на верхнем фото вы видите немецкую модель WAILLANT eloBLOCK, которая занимает второе место в мире по популярности на рынке сбыта. Мощность такого прибора может составлять порядка 6-28 кВт, так что вы всегда сможете выбрать подходящую модель для особняка с любой площадью отапливаемого помещения.

Модель WAILLANT eloBLOCK имеет максимальный режим нагрева воды до 85?C, что характерно для подавляющего большинства всех аналогичных котлов, работающих на ТЭНах. У данной модификации расширительный бак имеет ёмкость 7л, а рабочее давление можно варьировать в пределах 0,8-3,0 бара, хотя рекомендуемый оптимальный диапазон составляет 1-2 бара. Весит такой прибор всего 34 кг, а его габариты (высота/ширина/глубина) составляют 740x410x330 мм.

Электроды

Принцип нагрева теплоносителя методом ионизации

В электродных котлах принцип нагрева теплоносителя в корне отличается от всех остальных способов, будь-то газовые, дизельные или твердотопливные агрегаты — здесь источником нагрева отопительного контура является сама жидкость. Принцип функционирования здесь очень прост — в ёмкости находятся два полярных электрода, которые постоянно контактируют с теплоносителем.

Будь это котёл на 220В или на 380В, он всё равно остаётся с частотой тока 50Гц, следовательно, полярность электродов меняется 50 раз в секунду, что с такой же частотой заставляет ионы двигаться в прямо противоположные стороны. От такой скорости движения ионов жидкость нагревается и поступает в отопительный контур в горячем состоянии, получается что-то вроде проточного котла, только отсутствует теплообменник и горелка.

Выходит, что теплоноситель замыкает электроды и если вдруг случится утечка, то цепь разомкнётся, и система отключится из-за отсутствия замыкания цепи напряжения.

Параметры Оптимальное применение котлов Очаг 2 Очаг 3 Очаг 5 Очаг 6 Гейзер 9 Гейзер 15 Вулкан 25 Размеры помещения (м3) 80 120 200 250 340 550 850 Потребляемая мощность номинальная (кВт) 2 3 5 6 9 15 25 Напряжение номинальное (В) 220 220 220 220 380 380 380 Средний расход электроэнергии при достаточном утеплении помещения (кВт/час) 0,5 0,75 1,25 1,5 2,5 4 6,6 Максимальная сила тока каждой фазы (А) 9,1 13,7 22,7 27,3 13,7 22,7 37,5 Номинальная сила тока для автоматики в электромеханическом варианте (А) 10 16 25 32 3 по 16 3 по 25 3 по 40 Сечение медного провода (мм2) 220В 4 4 4 6 — — — 380В — — — — 4 4 6 Рекомендуемое количество теплоносителя в системе отопления (л) 20 — 40 25- 50 30 — 60 35 — 70 50 — 100 100 — 200 150 — 300 Внутренний диаметр (ДУ) патрубков на входе и выходе в котле (мм) 25 25 25 25 32 32 32 Длина агрегата (мм) 250 275 320 335 360 410 460 Масса агрегата (кг) 0,85 0,9 1,05 1,1 5,0 5,3 5,7

Пользуясь этой таблицей, вы сможете подобрать нужную модификацию котла

Газ

Конвекционные (традиционные) котлы

Принцип работы конвекционного котла

В Российской Федерации чаще всего используют традиционные газовые котлы, работающие по принципу конвекции — газовая горелка, которая находится в отопительной камере, нагревает теплообменник и тот по замкнутому кругу отдаёт горячую воду в систему.

Схема работы достаточно проста, но при этом тепло, которое находится в камере, не расходуется на обогрев, а отводится в вытяжную вентиляционную тубу в качестве отходов — продуктов сгорания. В результате их КПД не превышает 90%, хотя выходная мощность может оказаться разной — от 16 кВт, до 36 кВт и даже более, но при этом существенно увеличивается расход газа.

Традиционные газовые агрегаты могут быть навесными или напольными, а также одноконтурными, которые используются только для системы отопления или двухконтурными, где второй контур предназначен для системы горячего водоснабжения (ГВС). Все эти установки оборудованы электронными датчиками, которые составляют управляющую арматуру, интегрированным циркуляционным насосом и электронным розжигом.

Теплообменники

Двухконтурный стальной теплообменник

• Самый существенный недостаток такого оборудования — это его теплообменники, которые могут быть сделаны из стали, чугуна и алюминия, а уязвимое место здесь, это ядовитый конденсат, который возникает в результате сгорания газа и испарений. Точка образования конденсата находится на 55-57?C, и именно поэтому оптимальная температура для конденсационных котлов составляет 60-80?C.
• Если говорить о материалах, то самым надёжным, наверное, можно назвать чугун из-за его толстых стен, но на поверку всё-таки более длительным эксплуатационным ресурсом обладают приборы из жаростойкой стали, хотя при соблюдении правил эксплуатации хорошим можно назвать любой из них.

Битермический теплообменник

• Теплообменники по назначению можно разделить на два типа — это одноконтурные, которые используются сугубо для отопления и двухконтурные — где добавляется функция ГВС. Но все двухконтурные теплообменники опять-таки отличаются друг от друга — они могут быть битермического типа (труба в трубе) или раздельными, где отопление и ГВС идут отдельными контурами.
• На первый взгляд, кажется, что битермический вариант лучше, так как он гораздо компактнее и легче, но на самом деле это не совсем соответствует реальному положению вещей, хотя по ёмкости и мощности они могут в точности соответствовать друг другу. Всё дело в том, что даже в автономных системах редко кто станет использовать дистиллированную воду, а любая другая вода содержит в себе соли и щёлочи и их не очистить бытовыми фильтрами.
• В результате нагрева на стенках образуется накипь, которую в битермическом приборе очистить практически невозможно, хотя для этого и существует много разных средств — кусочки накипи. Если они и отстают от стенки, то всё равно не растворяются и создают затор в тонкой трубке. Опыт подсказывает, что всё-таки лучше покупать газовые отопительные бытовые котлы с раздельными теплообменниками, которые можно почистить в случае образования на них накипи.

Конденсационные котлы

Принцип работы котла конденсационного типа

Для газовых котлов конденсационного типа конденсат становится не врагом, а самым верным средством для повышения КПД агрегата — только вдумайтесь, это коэффициент у большинства моделей составляет порядка 109-11%! Всё это возможно благодаря принципу работу агрегата.

В камере сгорания во время работы есть воздух с кислотным паром, температура которого достигает 150-180 ?C, но в традиционных агрегатах его сразу же отводят через вентиляционную трубу на улицу, а здесь это вторичное тепло расходуется на обогрев теплообменника.

Когда температура газа достигает критической точки (55-57 ?C), то он превращается в кислотный конденсат и выпадает на дно камеры, где по специальному каналу, через фильтры, отводится за пределы оборудования.

Благодаря такому принципу, конденсационные газовые котлы ещё называют низкотемпературными, так как их оптимальный режим, это 30-55?C, хотя они могут также функционировать и при 110 ?C и снабжать высокотемпературный контур отопления. Их очень удобно применять для системы тёплого пола, где температура теплоносителя редко когда доходит даже до 50 ?C плюс высокий КПД.

Конечно, цена  таких котлов гораздо выше, нежели традиционных, но такое соотношение качеств очень быстро окупает начальную стоимость агрегата.

Заключение

Хочется напомнить о том, что при установке любого бытового котла своими руками вам следует пригласить специалиста с лицензией для освидетельствования запуска. В таком случае гарантийный срок будет исчисляться не со дня продажи, а с момента пуска агрегата.