Опалювальний котел є пристроєм, за допомогою згоряння палива (або електрики) здійснює нагрівання теплоносія.
Пристрій (конструкція) опалювального котла: теплообмінник, теплоізольований корпус, гідравлічний блок, а також елементи безпеки та автоматика для керування та контролю. У газових та дизельних котлів у конструкції передбачений пальник, у твердопаливних – топка для дров чи вугілля. Такі котли потребують підключення димоходу для відведення продуктів згоряння. Елекрокотли оснащуються ТЕНами, не мають пальників та димаря. Багато сучасних котлів комплектуються вбудованими насосами для примусової циркуляціїводи.
Принцип роботи опалювального котла- теплоносій, проходячи через теплообмінник, нагрівається і далі циркулює по системі опалення, віддаючи отриману теплову енергіючерез радіатори, теплу підлогу, сушки для рушників, а також забезпечуючи нагрівання води в бойлері непрямого нагріву(У разі його підключення до котла).
Теплообмінник – металева ємність, в якій нагрівається теплоносій (вода або антифриз) – може бути виконаний із сталі, чавуну, міді тощо. Чавунні теплообмінники стійкі до корозії і досить довговічні, але чутливі до різкого перепаду температур велика вага. Сталеві можуть страждати від іржі, тому їх внутрішні поверхні для збільшення терміну захищають різними антикорозійними покриттями. Такі теплообмінники є найпоширенішими під час виробництва котлів. Мідним теплообмінникам корозія не страшна і завдяки високому коефіцієнту теплопередачі, малій вазі та габаритам такі теплообмінники популярні, часто використовуються в настінних котлах, але зазвичай дорожче за сталеві.
Крім теплообмінника важливою деталлю котлів газових або рідкопаливних є пальник, який може бути різних видів: атмосферне або вентиляторне, одноступінчасте або двоступінчасте, з плавною модуляцією, подвійне. ( Докладний описпальників представлено в статтях про газові та рідкопаливні котли).
Для керування котлом використовується автоматика з різними налаштуваннями та функціями (наприклад, погодозалежна система керування), а також пристрої для віддаленого керуваннякотлом – GSM-модуль (регулювання роботи пристрою через SMS-повідомлення).
Основними технічними характеристикамикотлів опалення є: потужність котла, тип енергоносія, кількість контурів обігріву, тип камери згоряння, тип пальника, тип монтажу, наявність насоса, розширювального бака, автоматика казана та ін.
Щоб визначити необхідну потужність котла опалення для будинку або квартири використовується проста формула - 1 кВт потужності котла для обігріву 10 м 2 добре утепленого приміщення при висоті стель до 3 м. Відповідно, якщо потрібно обігрів підвального приміщення, заскленого зимового саду, приміщень із нестандартними стелями тощо. потужність котла має бути збільшена. Також необхідно збільшення потужності (близько 20-50%) при забезпеченні котлом та гарячого водопостачання (особливо якщо необхідне нагрівання води в басейні).
Зазначимо особливість розрахунку потужності у газових котлів: номінальний тиск газу, при якому котел працює на 100% заявленої виробником потужності, для більшості котлів становить від 13 до 20 мбар, а фактичний тиск у газових мережаху Росії може бути і 10 мбар, а іноді й нижче. Відповідно, газовий котел часто працює лише на 2/3 своїх можливостей, і це необхідно враховувати при розрахунку. При виборі потужності котла обов'язково відзначте всі особливості теплоізоляції будинку та приміщень. Докладніше з таблицею розрахунку потужності опалювального котла можна
Так який котел краще вибрати? Розглянемо типи котлів:
"Середній клас"- середня за рівнем ціна, не так престижно, але цілком надійно, представлені стандартні типові рішення. Це італійські котли Ariston, Hermann та Baxi, шведські Electrolux, німецькі Unitherm та котли зі Словаччини Protherm.
"Економ клас" - бюджетні варіанти, прості моделі, термін служби менше, ніж у котлів більше високої категорії. У деяких виробників є бюджетні моделі котлів, наприклад,
Зовнішня низькотемпературна корозія виникає в результаті утворення на поверхні нагрівання крапель або плівки вологи вступає в реакцію з металевою поверхнею.
Волога з'являється на поверхнях нагріву в процесі конденсації водяної пари з димових газів внаслідок низької температури води (повітря) та відповідно низької температури стінки.
Температура точки роси, при якій проходить конденсація водяної пари, залежить від виду палива, його вологості, коефіцієнта надлишку повітря, від величини парціального тиску водяної пари в продуктах згоряння.
Виключити появу низькотемпературної корозії на поверхнях нагріву можливо в тому випадку, коли температура поверхні з боку газового середовища буде на 5° вище температури точки роси. Така величина температури точки роси відповідає температурі конденсації чистої водяної пари та з'являється при спалюванні палива.
При спалюванні палива (мазуту), що містить сірку, у продуктах згоряння утворюється сірчаний ангідрид. Частина цього газу, окислюючись, утворює агресивний сірчаний ангідрид, який розчиняючись у воді, утворює на поверхнях нагрівання плівку розчину сірчаної кислоти, в результаті різко посилюється корозійний процес. Присутність у продуктах згоряння парів сірчаної кислоти підвищує температуру точки роси та викликає корозію на тих ділянках поверхні нагріву, температура яких значно вища за температуру точки роси та при спалюванні природного газу становить 55° С, при спалюванні мазуту – 125…150° С.
У парових котельнях, для більшості випадків, температура води, що надходить в економайзер, перевищує необхідну температуру тому, що вода надходить з деаераторів атмосферного типу з температурою 102°.
Складніше це питання вирішується для водогрійних котелень, оскільки температура теплоносія у зовнішньому трубопроводі системи теплопостачання, що надходить у котли, залежить від температури зовнішнього повітря.
Підвищити температуру води в котел можна способом рециркуляції гарячої водиіз котла.
Економічність та надійність роботи системи підігріву води водогрійного котла залежить від витрати теплоносія через рециркуляцію. При збільшенні подачі насосом збільшується температура води, що надходить у котел, також збільшується температура газів, що відходять, а значить, знижується ККД котла. Витрата електроенергії на привод ре циркуляційного насосау цьому випадку зростає.
Інструкціями з експлуатації водогрійних котлів пропонується регулювати роботу системи нагрівання теплофікаційної води таким чином, щоб температура води на вході в котли при спалюванні природного газу не опускалася нижче 60° С. Ця вимога знижує економічність їх роботи, оскільки протикорозійні заходи підтримки температури стінок поверхонь нагрівання якщо температура буде і нижче 60° С. Але при цьому необхідно враховувати в розрахунках температуру стінок поверхні нагріву.
Аналіз проведення такого роду розрахунків показує, що, наприклад, для водогрійних котлів, що працюють на природному газі, при температурі газів 140°С температуру води на вході в котел потрібно підтримувати не менше 40°С, тобто. нижче 60 ° С, яку пропонують інструкції.
Таким чином, змінивши режим роботи водогрійних котлів можна заощаджувати теплову та електричну енергіюв умовах відсутності низькотемпературної корозії металевих поверхонь водогрійних казанів.
Ефективність роботи системи опалення залежить від багатьох факторів. До них відносяться номінальна потужність, ступінь тепловіддачі радіаторів та температурний режим роботи. Для останнього показника важливо правильно підібрати рівень нагрівання теплоносія. Тому необхідно визначити оптимальну температуру в системі опалення для води, радіаторів та котла.
Для правильної роботитеплопостачання необхідний графік температури води у системі опалення. Відповідно до нього визначається оптимальна ступінь нагріву теплоносія залежно від впливу тих чи інших зовнішніх факторів. По ньому можна визначити, яка температура води в батареях опалення повинна бути в певний проміжок часу роботи системи.
Загальною помилкою вважається, що чим вище рівень нагрівання теплоносія, тим краще. Однак при цьому збільшується витрата палива, зростають поточні витрати.
Нерідко низька температурабатарей опалення не є порушенням норм обігріву приміщення. Просто було спроектовано низькотемпературну систему теплопостачання. Саме тому точному обчисленню нагріву води слід приділити особливу увагу.
Оптимальна температура води в трубах опалення залежить від зовнішніх факторів. Для її визначення потрібно враховувати такі параметри:
Чи можна самостійно визначити, яка температура має бути в батареях опалення? Це залежить від показників компонентів системи. Для цього слід ознайомитись із властивостями батарей, котла та труб теплопостачання.
У централізованої системитеплопостачання температура труб опалення у квартирі не є важливим показником. Важливо, щоб дотримувалися норми нагрівання повітря в житлових кімнатах.
Фактично ступінь нагрівання води в трубах та радіаторах теплопостачання є суб'єктивним показником. Набагато важливіше знати тепловіддачу системи. Вона ж у свою чергу залежить від того, якої мінімальної та максимальної температури води в системі опалення можуть бути досягнуті в процесі експлуатації.
Для автономного теплопостачання цілком застосовні норми центрального опалення. Вони докладно викладені у постанові ПРФ №354. Примітно, що там не вказується мінімальна температура води у системі опалення.
Важливо лише дотримуватись ступеня нагріву повітря в приміщенні. Тому в принципі температурний режим роботи однієї системи може бути відмінний від іншої. Все залежить від факторів, що впливають, які були вказані вище.
Щоб визначити, яка температура повинна бути в трубах опалення, слід ознайомитися чинними нормами. У їхньому утриманні є поділ на житлові та нежитлові приміщення, а також залежність ступеня нагріву повітря від часу доби:
За дотриманням цих нормативів відповідає керуюча компанія. У разі їхнього порушення можна запросити перерахунок оплати за послуги опалення. Для автономного теплопостачання робиться таблиця температур для опалення, куди вносять значення нагріву теплоносія та рівень навантаження на систему. При цьому відповідальності за порушення цього графіка ніхто не несе. Це відіб'ється на комфорті перебування у приватному будинку.
Для централізованого опаленняобов'язковим є підтримання необхідного рівня нагріву повітря на сходових майданчикахі нежитлових приміщень. Температура води в батареях опалення повинна бути такою, щоб повітря нагрівалося до мінімального значення +12°С.
Під час розрахунку теплопостачання необхідно враховувати властивості всіх компонентів. Особливо це стосується радіаторів. Яка оптимальна температура має бути в батареях опалення – +70°С чи +95°С? Все залежить від теплового розрахунку, що виконується ще на етапі проектування.
Спочатку необхідно визначити теплові втрати у будівлі. На основі отриманих даних вибирається казан з відповідною потужністю. Потім настає найскладніший етап проектування – визначення параметрів батарей теплопостачання.
Вони повинні мати певний рівень тепловіддачі, яка вплине на графік температури води в системі опалення. Виробники вказують на цей параметр, але тільки для певного режиму роботи системи.
Якщо для підтримки комфортного рівня нагріву повітря в кімнаті потрібно витратити 2 кВт теплової енергії – значить радіатори повинні мати не менший показник тепловіддачі.
Для визначення цього необхідно знати такі величини:
Тнап=(t1-t2)*((t1-t2)/2-t3)
Q=k*F*Тнап
Де k- Коефіцієнт теплопередачі приладу опалення. Цей параметр має бути вказаний у паспорті; F- Площа радіатора; Тнап– тепловий тиск.
Варіюючи різні показники максимальної та мінімальної температури води у системі опалення можна визначити оптимальний режим роботи системи. Важливо правильно спочатку розрахувати потрібну потужність опалювального приладу. Найчастіше показник низької температури в батареях опалення пов'язаний із помилками проектування опалення. Фахівці рекомендують до отриманої величини потужності радіатора додати невеликий запас – близько 5%. Це знадобиться у разі критичного зниження температури на вулиці у зимовий період.
Більшість виробників вказують тепловіддачу радіаторів згідно з прийнятими стандартами EN 442 для режиму 75/65/20. Це відповідає нормі температури опалення у квартирі.
Після виконання вищеописаного розрахунку необхідно адаптувати таблицю температур опалення котла та труб. Під час роботи теплопостачання не повинні виникати аварійні ситуації, частою причиноюякою є порушення температурного графіка.
Звичайний показник температури води в батареях центрального опалення може становити до +90°С. За цим суворо стежать на етапі підготовки теплоносія, його транспортування та розподілу по житлових квартирах.
Набагато складніша ситуація з автономним теплопостачанням. І тут контроль повністю залежить від власника будинку. Важливо стежити, щоб не спостерігалося перевищення температури води в трубах опалення, що виходить за межі складеного графіка. Це може спричинити безпеку роботи системи.
Якщо показник температури води в системі опалення приватного будинку перевищить норму, можуть статися такі ситуації:
Також порушення графіка температури води у системі автономного опалення провокує формування повітряних пробок. Це відбувається за рахунок переходу теплоносія з рідкого стану в газоподібний. Додатково це впливає утворення корозії на поверхні металевих компонентів системи. Саме тому необхідно точно розрахувати, яка температура має бути в батареях теплопостачання, враховуючи їхній матеріал виготовлення.
Найчастіше порушення теплового режимуроботи спостерігається у твердопаливних казанів. Це з проблемою регулювання їх потужності. При досягненні критичного рівня температури в трубах опалення важко швидко зменшити потужність котла.
Крім вищеописаних факторів, температура води в трубах теплопостачання впливає на її властивості. На цьому ґрунтується принцип роботи гравітаційних систем опалення. При збільшенні рівня нагрівання води відбувається її розширення та виникає циркуляція.
Однак у разі використання антифризів перевищення норми температура в батареях опалення може призвести до інших результатів. Тому для теплопостачання з теплоносієм, відмінним від води, слід спочатку дізнатися про допустимі показники його нагрівання. Це не стосується температури радіаторів централізованого теплопостачання в квартирі, тому що в подібних системах не використовуються рідини на основі антифризів.
Антифриз використовується в тому випадку, якщо ймовірність впливу низької температури на батареї опалення. На відміну від води він не починає переходити з рідкого стану в кристалоподібний при досягненні 0°С. Однак, якщо робота теплопостачання входить за норми таблиці температур для опалення у велику сторону – можуть відбуватися такі явища:
Тому набагато простіше стежити за температурою води в системі теплопостачання приватного будинку, ніж контролювати рівень нагрівання антифризу. Крім цього, склади на основі етиленгліколю при випаровуванні виділяю шкідливий для людини газ. В даний час їх практично не застосовують як теплоносій в автономних системахтеплопостачання.
Перед заливкою в антифриз опалення слід замінити всі гумові прокладки на паранітові. Це з підвищеним показником проникності цього теплоносія.
Мінімальне значення температури води в системі опалення не є головною загрозоюдля її роботи. Це, безумовно, позначається на мікрокліматі у житлових приміщеннях, але аж ніяк не впливає на функціонування теплопостачання. У разі перевищення норми нагрівання води можуть виникнути аварійні ситуації.
При складанні схеми опалення необхідно передбачити низку заходів, спрямованих на виключення критичного підвищення температури води. Насамперед це призведе до зростання тиску та збільшення навантаження на внутрішню поверхнютруб та радіаторів.
Якщо це явище разове та недовге – компоненти теплопостачання можуть не постраждати. Однак такі ситуації виникають за постійного впливу певних факторів. Найчастіше це неправильна робота твердопаливного казана.
Ці заходи допоможуть запобігти некоректній роботі опалення ще на початковому етапівиникнення проблеми. Найскладніше регулювати рівень температури води в системах з твердопаливним котлом. Тому для них особливу увагу слід приділити вибору параметрів групи безпеки та вузла змішувача.
Вплив температури води на її циркуляцію в опаленні докладно описано у відеоматеріалі:
Після встановлення системи опалення необхідно налаштувати температурний режим. Проводити цю процедуру потрібно згідно з існуючими нормами.
Вимоги до температури теплоносія викладені в нормативні документи, які встановлюють проектування, укладання та використання інженерних системжитлових та громадських споруд. Вони описані в Державних будівельних нормахта правила:
Для розрахункової температури води в подачі приймається та цифра, яка дорівнює температурі води на виході з котла згідно з його паспортними даними.
Для індивідуального опаленнявирішувати, яка має бути температура теплоносія, слід з урахуванням таких факторів:
Відповідно до СНиП 2.04.05 «Опалення вентиляція та кондиціювання» (пункт 3.20) граничні показники теплоносія такі:
Залежно від зовнішніх факторів температура води в системі опалення може бути від 30 до 90 °С. При нагріванні понад 90 ° С починають розкладатися пил і лакофарбове покриття. З цих причин санітарні нормизабороняють здійснювати більший нагрів.
Для розрахунку оптимальних показників можуть бути використані спеціальні графіки та таблиці, в яких визначено норми залежно від сезону:
Автономне опаленнядопомагає уникати багатьох проблем, що виникають із централізованою мережею, а оптимальна температура теплоносія може регулюватися відповідно до сезону. У разі індивідуального опалення під поняття норми включають тепловіддачу опалювального приладу на одиницю площі приміщення, де стоїть цей прилад. Тепловий режим у цій ситуації забезпечується конструктивними особливостямиопалювальних приладів
Важливо, щоб носій тепла в мережі не остуджувався нижче 70 °С. Оптимальним вважається показник 80 °С. З газовим котломконтролювати нагрівання легше, оскільки виробники обмежують можливість нагрівання теплоносія до 90 °З. Використовуючи датчики регулювання подачі газу, нагрівання теплоносія можна регулювати.
Трохи складніше з апаратами на твердому паливі, вони не регулюють підігрів рідини, і можуть перетворити її на пару. А зменшити жар від вугілля чи деревини поворотом ручки у такій ситуації неможливо. Контроль нагрівання теплоносія при цьому досить умовний з високими похибками та виконується поворотними термостатами та механічними заслінками.
Електричні казани дозволяють плавно регулювати нагрівання теплоносія від 30 до 90 °С. Вони оснащені чудовою системою захисту від перегріву.
Конструктивні особливості однотрубної та двотрубної мережі опалення зумовлюють різні нормидля нагріву теплоносія.
Наприклад, для однотрубної магістралі максимальна норма становить 105 °С, а для двотрубної – 95 °С, при цьому різниця між оберненою і подачею повинна бути відповідно: 105 – 70 °С та 95 – 70 °С.
Узгодити температуру теплоносія та котла допомагають регулятори. Це – пристрої, які створюють автоматичний контроль та коригування температури обратки та подачі.
Температура звороту залежить від кількості рідини, що пройшла по ній. Регуляторами прикривають подачу рідини і збільшують різницю обратки і подачі рівня, який потрібен, а необхідні покажчики встановлюють на датчику.
Якщо потрібно збільшити потік, то до мережі може бути доданий насос підвищення, який керується регулятором. Для зниження нагріву подачі застосовують «холодний пуск»: ту частину рідини, яка пройшла через мережу, з обратки знову переправляють на вхід.
Регулятор перерозподіляє потоки подачі та обратки відповідно до даних, які зняв датчик, та забезпечує суворі температурні нормимережі опалення.
Вищевикладена інформація допоможе бути використана для правильного розрахункунорми температури теплоносія та підкаже, як визначити ситуації, коли потрібно застосовувати регулятор.
Але важливо пам'ятати, що на температуру в приміщенні впливає не лише температура теплоносія, вуличного повітря та сила вітру. Також має враховуватись ступінь утеплення фасаду, дверей та вікон у будинку.
Щоб знизити втрати житла, потрібно потурбуватися про його максимальну термоізоляцію. Утеплені стіни, ущільнені двері, металопластикові вікнадопоможуть скоротити витік тепла. Також при цьому зменшаться витрати на опалення.