Обзор водогрейных котлов

Водогрейными котлами называют оборудование, предназначенное для нагрева воды под давлением, то есть без возможности кипения теплоносителя. Применяют их в системах отопления частных домов, а также на ТЭЦ и котельных, рассчитанных на значительное количество потребителей. Кроме отопления, водогрейный котел может производить еще и нагрев горячей воды для бытовых и промышленных нужд.

Технические характеристики

Все водогрейные котлы имеют свои характеристики, основными среди которых можно назвать: теплопроизводительность, температуру теплоносителя на входе в котел и на выходе из него, градиент.

Теплопроизводительность

Это величина, характеризующая количество тепла, передаваемое теплоносителю оборудованием в единицу времени. Ее обычно измеряют в кВт и иногда называют мощностью. Номинальное значение производительности указывают в паспорте котла.

Согласно одной из классификаций водогрейный котел может быть:

• малой мощности (до 65 кВт). Именно такие агрегаты используются для отопления частных домов (1 кВт их теплопроизводительности хватает на обогрев 20 куб. м объема или же 8–10 кв. м площади в зависимости от высоты потолков);
• средней мощности (от 70 кВт до 1,75 МВт);
• большой мощности (выше 1,8 МВт).

Температура воды

Температура воды на входе в котел может быть номинальной и минимальной. Первую оборудование должно обеспечивать в нормальном режиме работы, и, как правило, ее значение находится в пределах 60–110 градусов.

Минимальную температуру, обычно равную 60 градусам, необходимо соблюдать для того, чтобы трубопроводы не подвергались низкотемпературной коррозии из-за воздействия на них конденсата.

Максимальной температурой на выходе называют такое ее значение, при котором вода не кипит. Чаще всего оно равно 110–115 градусам – именно такое оборудование можно приобрести в личное пользование.

Однако встречаются котлы с температурой до 150 градусов – обычно это высокопроизводительные агрегаты, устанавливаемые на ТЭЦ.

Градиент

Температурным градиентом называют разницу в температурах на входе в котел и на выходе в систему отопления. Он может достигать 50–55 градусов. Чугунное котельное оборудование обычно имеет меньшие градиенты по сравнению со стальным.

Типы оборудования

Кроме различной производительности, такое оборудование как водогрейный котел классифицируется еще и по виду топлива. Существуют следующие разновидности приборов:

• газовые (самые распространенные в черте города);
• твердотопливные, чаще всего применяемые для загородных построек;
• жидкотопливные (дизельные или мазутные);
• электрические.

Твердотопливные агрегаты

Основными плюсами таких приборов являются: создание полностью независимой от внешних источников снабжения отопительной системы, простота конструкции (а, следовательно, и ремонта), высокий эксплуатационный срок и доступность энергоносителя. Кроме того, некоторые модели могут работать даже в частично автоматическом режиме (например, с использованием механических приборов).

Главный недостаток использования твердотопливного котла – необходимость загрузки топлива вручную (кроме отдельных пеллетных моделей, способных загружаться автоматически благодаря специальным бункерам). А еще на обслуживание такого оборудования тратится много времени.

Газовые котлы

К плюсам газовых водогрейных котлов относят:

• простоту в эксплуатации за счет высокого уровня автоматизации процесса;
• сравнительно низкую стоимость отопления;
• высокий уровень теплового КПД;
• широкий ассортимент оборудования различной мощности.

Среди минусов таких устройств – зависимость от снабжения газом и необходимость в хорошей вентиляции в месте их установки. Кроме того, газовый водогрейный котел, начиная с определенной мощности, необходимо ставить в отдельном помещении. А перед его монтажом следует получить разрешение от соответствующей службы.

Котлы на жидком топливе

Жидкотопливные котлы также можно встретить на рынке отопительных приборов, хотя используются они нечасто. Их преимущества:

• высокая мощность, начинающаяся с 10 кВт;
• отсутствие необходимости получать разрешение на установку;
• экономичность эксплуатации;
• высокий КПД.

К их недостаткам относят сложность хранения топлива, для которых, как и для самих котлов, требуется отдельное помещение. Топка и дымоход оборудования нуждаются в постоянной очистке. А еще для стабильной работы такого устройства необходимо установить на трубопроводе дополнительный топливный насос.

Электрические устройства

Главные достоинства, которые имеет электрический водогрейный котел, заключаются в простоте использования, компактных размерах и бесшумной работе. Также стоит отметить отсутствие необходимости в установке дымохода и в отдельном помещении. И, наконец, такие котлы намного безопаснее и экологичнее в работе по сравнению с другими вариантами.

Минусами эксплуатации электрокотлов считается их сравнительно небольшая мощность и невысокое значение КПД. А еще для более или менее производительного оборудования потребуется устройство отдельной сети в 380 В.

Самым же главным недостатком, которым обладает электрический отопительный котел, является высокая стоимость его эксплуатации.

Марки и модели

На сегодняшний день на рынке отопительного оборудования можно найти продукцию десятков отечественных и импортных брендов. Она работает на различных видах энергоносителей и обладает характеристиками, позволяющими обслуживать и небольшие помещения, и целые дома.

Рассмотрим основные марки и модели водогрейных котлов, которые может приобрести российский потребитель.

Марки приборов на твердом топливе

Среди твердотопливного водогрейного оборудования одной из самых популярных марок является «Теплодар». Производитель выпускает две серии котлов: «Уют» и «Куппер». Первые менее дорогие и не отличающиеся привлекательным дизайном устройства. Вторые — функциональные и высокопроизводительные, нередко дополнительно комплектующиеся электрическими ТЭНами. Практически все модели способны работать не только на дровах и угле, но и на газе (при условии комплектации специальными горелками). А максимальная производительность такого оборудования – 30 кВт.

Также пользуются популярностью котлы марки Viadrus, имеющие мощность 12–75 кВт. Они бывают трех типов – C (работа только на угле), D (только дрова) и C/D (универсальные варианты, использующие и дрова, и уголь, и даже газ).

Модели электрокотлов

Самые выгодные по соотношению цены к качеству электрические котлы Zota представлены 4 сериями:

• Econom, имеющие минимальное число опций. Мощность – до 48 кВт;
• Lux, автоматизированные и удобная в эксплуатации. Диапазон мощности 3–100 кВт;
• Zoom, повторяющие характеристики серии «Люкс», но имеющиея больше функций контроля;
• MK, мини-котельные, рассчитанные на обогрев 60–150 кв. м и работающие при помощи удаленного доступа (в сочетании с модулем GSM).

Электрокотлы Bosch имеют мощность от 2 до 60 кВт. В комплекте с ними могут идти бойлеры объемом до 300 литров и теплообменники. Самые популярные серии бытового котельного оборудования марки – Buderus (4–60 кВт) и Tronic (4–18 кВт).

Агрегаты Protherm, кроме уже имеющегося оснащения насосом и расширительным баком, способны еще и подключаться на выбор либо к двух-, либо к трехфазной электросети. При этом любой водогрейный котел этой марки обладает максимальной степенью защиты, предохраняющей его от перепадов электроэнергии. Самая популярная серия бренда – «Скат», номинальная мощность котлов которой варьирует от 6 до 28 кВт.

Неплохо зарекомендовала себя и продукция марки «Эван», выпускающаяся в сериях Warmos и Warmos QX, отличающихся исполнением. У моделей QX лучше дизайн и функциональность, хотя линейка мощностей у них примерно одинаковая – от 5 до 60 кВт.

Бренды газовых агрегатов

Газовые котлы Vaillant могут иметь один контур (серия VU) или два (VUW). Все модели этой марки комплектуются системой электророзжига. Теплопроизводительность оборудования, используемого для отопления частных домов – до 44 кВт. Промышленные модели и котлы, предназначенные для установки на ТЭЦ, имеют мощность от 70 до 3500 кВт.

Продукция чешского бренда Dakon может иметь встроенный теплообменник для проточного горячего водоснабжения, хотя некоторые модели комплектуются бойлерами объемом до 60 л. Производительность газового оборудования этой марки может достигать 3500 кВт, хотя в быту чаще всего используются настенные модели мощностью до 32 кВт. Похожими характеристиками обладают модели марки Bosch.

Пользуется спросом среди потребителей и марка газовых котлов Ferroli, представленная такими сериями, как Domina с двумя контурами и Nouvelle Elite, укомплектованной бойлерами. Чаще всего встречающиеся настенные модели «Ферроли» обладают производительностью до 32 кВт.

Принцип работы водогрейного котла

Принцип работы котельной с водогрейными котлами

Водогрейные твердотопливные котлы считаются наилучшим вариантом отопления в тех случаях, когда речь идет о больших помещениях производственного назначения, а также жилых домах на несколько квартир. Такое оборудование отличается надежностью и высокими качественными характеристиками.

Принцип работы

Принцип работы водогрейного котла на твердом топливе аналогичен любому другому устройству, которое нагревает теплоноситель в отопительном контуре с помощью тепловой энергии.

Использоваться могут самые разные виды твердого топлива – дрова, уголь, пеллеты и брикеты, а также любые другие органические ископаемые, которые хорошо горят и доступны в больших объемах.

Выбор в пользу твердотопливных водогрейных котлов делают обычно в тех местах, где есть неограниченный доступ к твердому топливу, необходимому для его работы.

С точки зрения теплоемкости наилучшими характеристиками обладает антрацит или обогащенная руда, а также кокс.

Водогрейные твердотопливные котлы отличаются высоким коэффициентом теплоотдачи, а благодаря большой площади поверхности теплообменника они способны подогревать большое количество воды.

Виды водогрейных отопительных котлов на твердом топливе

По уровню мощности:

• маломощные агрегаты – выдают в пределах 4 кВт-65 кВт;
• приборы средней мощности – от 70 кВт до 1,8 МВт;
• оборудование с большим уровнем мощности способно генерировать от 1,8 МВт тепловой энергии и более.

По типу циркуляции теплоносителя:

• котлы с естественным типом циркуляции;
• приборы с принудительной циркуляцией;
• котлы с комбинированным типом циркуляции;
• прямоточные водогрейные котлы.

Конструктивные различия водогрейных котлов

Различают две основных конструкции водогрейных котлов: водотрубные и газотрубные.

В первом случае по трубам, установленным внутри котла, движется вода, которая нагревается продуктами сгорания.

Во втором варианте — наоборот, по трубам проходит газ от сгорающего топлива, нагревающий воду извне.

Различия по типу используемого топлива

• Газовые котлы. Наиболее распространенный вариант благодаря экономичности и экологичности топлива. Кроме того, этот вид имеет самую высокую степень надежности и безопасности.
• Жидкотопливные котлы, как правило, работают на солярке, и по своим эксплуатационным характеристикам очень близки к газовому оборудованию.
• Котлы на твердом топливе. Такие аппараты могут заправляться дровами, углем или специальными брикетами из древесных отходов. Несмотря на то что эти материалы имеют очень невысокую стоимость, эксплуатация водогрейных котлов на твердом топливе приводит к неблагоприятным экологическим последствиям. Поэтому этот вид используют при невозможности обеспечения котла газом или жидким топливом.

Преимущества использования водогрейных котлов

• Высокий КПД при минимально возможном расходе топлива.
• Компактность аппарата, что позволяет сэкономить на строительстве котельной. Нередко котел водогрейный устанавливается даже не в отдельно стоящем строении, а в подвале дома, который он и снабжает. Правилами СНИП в некоторых случаях это вполне разрешено.
• Конструкция водогрейного котла отличается простотой, обслуживание и ремонт аппарата не представляет особой сложности.
• При точном программировании температурных режимов и правильной пусконаладке водогрейный котел стабильно поддерживает требуемую температуру для оптимального отопления строения. При этом участие человека не требуется.

Устройство, принцип работы водогрейных котлов

Общее устройство:

1. Трубы внизу (3 шт.) – для входа воды, в том числе и для остужения, чтобы котел не перегревался, для наполнения и слива.
2. Воздушный клапан – располагается у самого днища в конструкции.
3. Нижняя заслонка – дверца, прикрываются топку.
4. Отсек для очистки от продуктов горения.
5. Крышка возле дымохода, чтобы удобнее было очищать.
6. Дымоход.
7. Верхняя заслонка.
8. Трубу вверху (2 шт.) – для выхода воды, в том числе и для той, что защищает от перегрева.

Принцип работы:

1. Топливо закладывается в топку.
2. Вода поступает по принимающей трубе.
3. Под влиянием высоких температур в результате горения вода в приемнике нагревается и поднимается далее по трубной «артерии» с подачей в отопительную систему.
4. Дымоход выполняет конвекторную функцию – вытягивает газ и дым от сгорания энергоносителя.
5. Воздухообменный клапан подает или блокирует подачу кислорода для горения.

Обычно такие котлы изготавливаются из прочной, но гибкой стали, способной выдерживать очень высокие температуры и давление.

Теплоноситель: вода

В таких установках используется самое дешевое теплоносительное природное вещество – вода. Они вполне годны для того, чтобы обогреть ангар, склад или иное внутренне помещение масштабного уровня. Но вода может создавать внутри системы накипь, которую усовершенствованные модели котлов могут уменьшить, либо очистить.

Такие котлы обычно призваны отапливать:

• склад;
• жилые дома (коммунальными службами);
• производственные помещения (цех, крытые платформы);
• помещения сельскохозяйственного значения;
• овощехранилища или зернохранилища;
• учреждения и административные здания;
• другие крупные объекты и сооружения.

Виды: жаротрубный, водотрубный

Особые конструктивные преимущества водогрейных котлов заключаются в том, что можно выбрать любой из двух вариантов: жаротрубный (или – газотрубный) либо водотрубный.

Характеристики:

1. Жаротрубная модель – специальная система трубок, подающих нагретый энергоноситель, автоматические горелки с дутьевыми вентиляторными приспособлениями. В бытовых условиях эти варианты не используют.
2. Водотрубная модель – специальные кипятильные трубки перемещают теплоноситель. Быстрый прогрев, случаются перегрузки, но взрывы практически исключены.

Виды: низкотемпературный, высокотемпературный

Существует также котлы различного уровня горения и теплоотдачи. Например, есть варианты длительного, а есть краткосрочного горения, также есть иные виды.

Характеристики:

1. Низкотемпературная модель – до 115 градусов. Большая экономия расхода топлива, но есть и скопление конденсата, поэтому требуется аккуратная эксплуатация.
2. Высокотемпературная модель – до 150 градусов и выше. Надёжность стабильная, уровень эксплуатации высок. Бесшумная работа, выбросы отходов минимальны, имеется системы контроля над безопасностью.

Конструкция водогрейных котлов

Газовый водонагревательный котел имеет прочный стальной или чугунный корпус, отделанный теплоизоляционными материалами.

Основу конструкции составляют газовая горелка и теплообменник, используемые для подогрева воды, поступающей затем в систему.

Оснащение современных моделей

В водогрейных приборах устанавливаются газовые горелки двух типов:

От типа горелки и качества ее работы зависит производительность, и, соответственно, функциональность котла. Причина того, что газовый котел недостаточно греет воду, заключается в том, что в системе газоснабжения упало давления газа, в результате чего не обеспечивается необходимое его поступление в камеру сгорания. Как следствие, слабая интенсивность горения газообразной топливной массы и низкая температура нагрева теплообменника.

Атмосферные горелки естественным образом смешивают бытовой газ с воздухом, а наддувные оборудованы вентиляторами – нагнетателями. Смешивание газа с воздухом происходит под давлением. Топливная масса поступает в топку под высоким давлением, вследствие чего улучшается интенсивность её горения и эффективность нагрева теплоносителя.

Конструкция водогрейного котла состоит из следующих элементов:

• опорная рама (для напольного типа);
• блок конвективной, радиационной поверхности нагрева;
• блок с ЗИП (запорная арматура, клапана и вентили).

Водогрейный котел устанавливается на опорную раму или монтируется на стену, после чего производится подключение воздуховода, воды и газа. Завершается монтаж установкой контрольно-измерительных приборов, запорной арматуры и установкой предохранительных клапанов. Как правило, все водогрейные котлы оснащаются взрывным клапаном, который устанавливается с тыльной стороны прибора. Основная задача этого приспособления — предотвратить разрушение нагревательного контура вследствие перегрева и превышения рабочего давления в камере сгорания.

Важным компонентом котла является насосное оборудование, необходимая производительность которого определяется расчётным путём с привязкой к отапливаемой площади и мощности котла.

В процессе установки котла необходимо также оборудовать дымосос, через который из камеры сгорания будут удаляться продукты сгорания топлива. Параметры дымососа определяются также расчётным путём на стадии разработки проекта системы отопления. Неверный расчёт характеристик дымососа чреват не только наслоениями сажи на его стенках и снижением эффективности работы котла, но и опасным ухудшением функционирования вентиляции и высокой концентрацией в помещении угарного газа.