Отопительные котлы или системы водяного отопления

Тепло в системах водяного отопления производится с помощью отопительных котлов. Они утилизируют тепло от горения топлива с помощью теплообменника, который передаст это тепло теплоносителю. Выбор оптимального варианта тепловой автономии зависит прежде всего от вида топлива, на который рассчитана система отопления.

Таких вариантов четыре, газ, жидкое топливо (солярка), твердое топливо (уголь, древесина) и электричество. Солнечную энергию брать в расчет не приходится, так как для полноценного обогрева в наших широтах она малоэффективна.

КПД лучшего солнечного коллектора не превышает 55 %. С учетом сезонного изменения солнечной радиации, скажем в Киеве за всю зиму он даст 14 % своего годового производства тепла, что составит менее 80 кВт. В основном солнечные коллекторы используют как дополнительный источник тепла, например при подогреве воды для хозяйственных нужд.

Природный газ

Природный газ все еще остается самым дешевым видом топлива. Даже с учетом высоких первоначальных затрат отопление на газе оправдает себя очень быстро. Недаром газовые котлы — самый распространенный тип теплогенераторов во всем мире. Они позволяют нагревать воду для хозяйственных нужд и обогревать помещения.

Современные газовые котлы полностью автоматические и экономичные, могут быть оснащены устройствами климат-контроля и имеют более высокий КПД, чем дизельные или твердотопливные котлы, — более 90 %. Воздух в закрытую топку подается принудительно с помощью вентилятора как из помещения, где установлен котел, так и снаружи, а другим вентилятором выбрасывается в дымоход.

В отличие от старых АГВ, возможности современных котлов гораздо шире: электрический розжиг, плавная регулировка мощности, электронное управление и индикация режимов; защита от замерзания, заклинивания насоса перегрева теплообменника, пропадания тяги; функции самодиагностики, незначительная потребляемая электрическая мощность, а также простое подключение к системе. Кроме того, они эстетичны и могут быть выполнены в настенном исполнении.

Однако поистине революционным рывком вперед стало производство конденсационных котлов, которые позволяют снизить расход газа на 30 % и уменьшить выбросы вредных веществ до 70 %. Дело в том, что при сгорании топлива образуются водяные пары. У традиционных котлов они вместе с дымовыми газами при температуре 100— 170 °С удаляются в атмосферу, унося с собой более 10 % тепловой энергии.

В конденсационных котлах эта энергия используется для дополнительного нагрева воды в специальном теплобоменнике, доводя КПД котла почти до физической границы. При этом, чем ниже температура в обратной линии на входе в котел, тем больше теплоты конденсации водяного пара можно будет использовать.

Таким образом, самый экономичный режим работы конденсационного котла — работа на систему низкотемпературного отопления, например водяной теплый пол.

Котлы могут быть одно- и двухконтурными. Последние отличаются наличием дополнительного проточного контура, который подогревает воду для хозяйственных нужд. Режимы отопления и горячего водоснабжения включаются поочередно; переключение производит трехходовой клапан с электромагнитным управлением, который направляет поток воды к соответствующему теплообменнику.

Самым серьезным недостатком двухконтурных котлов является невысокая производительность проточного водонагревателя, которой хватает только для того, чтобы принять душ; если в это время в другом месте открывают кран горячей воды, температура воды в душе заметно снижается. Избежать этого можно, если система будет оборудована одноконтурным котлом и водонагревателем кос венного нагрева (бойлером), то есть емкостью с запасом периодически подогреваемой горячей воды.

Однако стоймость такого устройства может быть в несколько раз выше, чем цена двухконтурного котла. К тому же оно занимает больше места, что иногда делает его использование невозможным. Впрочем, производители все чаще предлагают двухконтурные котлы, оснащенные бойлерами горячей воды, которые размещаются в общем корпусе с котлом.

Из минусов газового отопления можно выделить перебои со снабжением газом и нестабильность давления в газовых магистралях, что может привести к выходу из строя горелок и автоматики, необходимости установки дымохода. Кроме того, может потребоваться разработка проекта на ввод газа в помещение и подключение газового оборудования Текущая работа с газовыми котлами несложная, но оборудование необходимо регулярно обслуживать, в противном случае есть риск серьезной аварии.
В отсутствие магистрального газопровода или при его отключении можно использовать для отопления сжиженный газ. Для этого в газовом котле придется поменять форсунки для магистрального газа на форсунки меньше го диаметра под сжиженный газ.

Чтобы снизить давление газа из баллона до уровня, на который рассчитан котел, понадобится редуктор. Но главный минус — такое отопление выйдет поистине «золотым», Усредненный месячный расход для отопления здания площадью всего 100 м; обычным котлом составляет 16 баллонов по 50 л.

Жидкое топливо

Жидкое топливо (солярка, керосин и т. п.), пожалуй, самое дорогое. Конструкция современных горелок и топок жидкотопливных котлов позволяет обеспечить полностью автоматическую работу котельной, как и при газовом отоплении. По принципу работы эти котлы напоминают газовые, главное отличие — в конструкции горелки, которая под большим давлением распыляет топливо в камеру сгорания, где оно в виде мельчайших капель смешивается с воздухом, нагнетаемым вентилятором, и воспламеняется.

КПД данной системы достигает 90 %. Причем дизельные котлы, в отличие от газовых, полностью автономны и не требуют получения разрешения на их установку, что является большим преимуществом. Однако для эксплуатации такой системы отопления приходится платить не только за топливо, но и за его транспортировку, хранение (для чего потребуется оборудовать специальное помещение), создание подъездных путей для топливозаправщика.

Дизельный котел невозможно установить в жилом помещении из-за специфического запаха, и ему тоже надо выделять отдельное помещение — хорошо проветриваемое и с температурой воздуха не ниже 7 °С. Дизельное топливо может коптить, а значит, котельная нуждается в регулярной чистке. Само оборудование тоже требует периодического высолоквалифицированного ухода.

Обязательным условием является установка топливного фильтра тонкой очистки, в противном случае форсунки быстро засорятся. Кроме того, качество и состав дизтоплива меняется от партии к партии, а котлы к этому чувствительны, и при каждой заправке баков горелку надо перенастраивать с помощью специального газоанализатора. Зато залитых в емкости не скольких тонн солярки хватит на 2—3 месяца полностью автоматической работы котельной. А если добавить к котлу дизельный генератор, то можно достичь и полной автономности работы, поскольку полученной электроэнергии хватит и для автоматики котла, и для насосов, да и других электроприборов в доме.

Котлы на твердом топливе

Котлы на твердом топливе не нуждаются в электричестве и газе, стоят недорого, но этим фактически и исчерпываются их преимущества. Для нагрева используют дрова, уголь, торф, в основном — местное топливо. Обычно оно дешевле жидкого, но в остальном (транспортировка, хранение) хлопот с ним не меньше. Котлы на твердом топливе или печи громоздки и являются источником повышенной пожарной опасности.

Их КПД не более 70 %. К тому же энергонезависимое оборудование требует постоянного присутствия человека. Циклический режим работы приводит к значительным колебаниям температуры в помещении. При использовании системы водяного отопления возможно закипание теплоносителя, гидроудары и вследствие этого — выход из строя как котла, так и всей системы отопления.

Правда, современные энергозависимые топки могут быть оборудованы автоматикой, создающей определенный комфорт, но цена такого оборудования довольно высока, а автоматизация далеко не полна. Большие неудобства создают необходимость ежедневной чистки топки и засорение территории отходами сжигания топлива. Особенно это касается торфа, зольность которого достигает 11 %.

Тем не менее когда газ недостижим, твердое топливо, возможно, лучший выход. К тому же в последнее время стало доступным гранулированное твердое топливо — пеллеты, топить которыми в 1,5 раза выгоднее, чем дровами, и почти в 3 раза выгоднее, чем соляркой. Пеллеты не горят, а тлеют, их можно засыпать в топку специальных пеллетных котлов с автоподатчиком в любом количестве, что позволяет реже обращать внимание на печку. Топить пеллетами можно любые твердотопливные котлы и печи, нужно лишь уменьшить размер щелей колосника, чтобы несгоревшие гранулы не проваливались в зольник. Для этого сверху или под колосник накладывают сетку или вставляют в щели колосника накладки и используют гранулы большого размера. КПД пеллетных котлов равен 80 %.

Еще один из вариантов сжигания твердого топлива — пиролиз. В загрузочной камере пиролизных (газогенераторных) котлов в результате горения топлива при ограниченном доступе воздуха получается горючий газ. Этот газ и сжигается в отдельной камере сгорания, назревая теплоноситель. При этом топливо горит значительно дольше; его расход снижается до 40 %; снижаются также дымность и зольность.

Пиролизные котлы работают на любом виде твердого топлива, но стоят существенно дороже обычных и являются энергозависимыми, поскольку горючий газ выдувается в камеру сгорания принудительно. Электрические котлы не требуют отдельного помещения, дымоходов, вентиляционных каналов, не производят вредных выбросов в атмосферу.
Пиролиз (от древнегреческого пир — огонь, жар — разложение, распад) — термическое разложение органических соединений без доступа воздуха.

Стоимость оборудования сравнительно невысока, обслуживание сведено к минимуму, пожароопасность в сравнении с другими системами наименьшая, а возможности управления — самые широкие. Однако расходы на эксплуатацию превышают расходы на эксплуатацию котельных всех остальных типов, поскольку электричество у нас стоит весьма дорого.

Нередки перебои в электроснабжении, а это значительно снижает эффективность системы отопления и ее наработку на отказ. Питание котлов мощностью свыше 6 кВт — трехфазное, поэтому необходимо предусмотреть подачу такого напряжения соответствующей мощности и получить на это разрешение.

Считается, что электрокотлы целесообразно применять для отопления небольших помещений, в которых неэффективно устраивать другой вид обогрева, либо в качестве резервного котла при газовых или жидкотопливных системах.

По конструкции электрокотлы бывают классические и ионные. В первом случае нагрев воды производится ТЭНами, которые помещены в специальный бак, называемый теплообменником. Во втором случае принцип нагрева основан на том, что вода является проводником электричества. В теплообменнике находятся два контакта, между которыми через воду протекает ток и ее же нагревает. Ионные котлы компактнее, но чувствительны к качеству воды.