Огненное сердце

Котельная на базе газового напольного котла Buderus Logano G124 WS с атмосферной горелкой
Котельная на базе газового напольного котла Buderus Logano G124 WS с атмосферной горелкой
Рационально устроенное отопление загородного дома должно обеспечивать обогрев помещений в холодный период года, возмещая теплопотери и поддерживая температуру, отвечающую условиям теплового комфорта. Большинство современных коттеджей оборудовано водяным отоплением на основе газового котла.

Топливо: время выбора

Ради справедливости отметим, что преимущества котла (теплогенератора) на газовом топливе далеко не всегда сразу очевидны для будущего владельца проектируемого загородного дома. В большинстве случаев люди сначала анализируют рынок энергоносителей в местности застройки, прогнозируют развитие этого рынка на десятилетия вперед и лишь после этого на свой страх и риск принимают окончательное решение — на каком топливе будет работать теплогенератор их отопительной системы.

Поэтому для начала рассмотрим наиболее распространенные энергоносители в порядке возрастания их популярности у современных домовладельцев.

Твердое топливо (антрацит, дрова, торфобрикеты) для обогрева своих жилищ использовали и наши предки. Но в современных загородных домах его применяют уже не так часто. Дело в том, что топить дровами или углем — занятие накладное. Если не заниматься незаконными заготовками в близлежащем лесу и не покупать топливо у «проклятых расхитителей собственности», а обращаться в легально работающую коммерческую организацию, обойдется оно в копеечку.

Склад для хранения необходимого запаса дров или угля придется разместить рядом с домом или же непосредственно в жилище, скажем — в подвале. Наконец, надо будет нанять кочегара или самому выполнять работы по загрузке топки котла все новыми и новыми порциями дров, иной раз по 3–5 раз в день, утилизировать золу.

Автоматизированные котлы atmo VIT exclusive со встроенной двухступенчатой атмосферной газовой горелкой предварительного смешения
Автоматизированные котлы atmo VIT exclusive со встроенной двухступенчатой атмосферной газовой горелкой предварительного смешения
Автоматическая подача в топку твердого топлива реализована в котлах на пеллетах (опилках, спрессованных в небольшие гранулы). Однако в настоящее время российский рынок подобного теплогенерирующего оборудования для коттеджей совсем невелик, хотя и растет достаточно быстро. Не везде можно купить и сами пеллеты.

Оптимальным по совокупности потребительских качеств энергоносителем для системы отопления загородного дома могла бы стать электроэнергия. В будущем наверняка так и произойдет, особенно если цены на магистральный газ для населения приблизятся к мировым. Однако пока электроотопление — одно из самых дорогостоящих, хотя электрокотлы сами по себе на порядок дешевле котлов на газовом топливе.

Основная проблема на пути внедрения электрокотлов — низкая надежность энергоснабжения. Аварии на подстанциях, обслуживающих некоторые поселки, в России происходят регулярно, а устранения неполадок приходится ожидать неделями.

Кроме того, чтобы присоединить электрический котел мощностью свыше 6–8 кВт к электроустановке загородного дома, нужна трехфазная сеть, которая есть не везде. А для подключения котла мощностью свыше 15 кВт в некоторых местностях и вообще может потребоваться дорогостоящая реконструкция подстанции из-за перегруженности существующей системы энергоснабжения.

Пока электрические котлы, несмотря на свою экологическую безопасность и неприхотливость в обслуживании, в коттеджах выступают только на вторых ролях. Их запускают в случае внезапного выхода из строя основного теплогенератора.

Надо сказать, что намного экономичнее, чем электрокотлы, расходуют электроэнергию грунтовые тепловые насосы. Эти приборы позволяют сообщить теплоносителю три и более киловатт тепла на каждый израсходованный киловатт электроэнергии. Однако проблем надежности электроснабжения они не решают.

Жидкое топливо применяется для нужд отопления загородного жилья чрезвычайно широко, но только в тех местностях, где пока нет магистрального газа. В большинстве случаев используется солярка (дизельное топливо). Плюсом жидкотопливного котла являются его автономность и практически полное отсутствие рутинной процедуры получения разрешений и согласований на подключение к газовым или электрическим сетям.

Котлы с чугунным теплообменником МК-2 (Wolf), предназначенные для работы с вентиляторной горелкой на газовом или дизельном топливе
Котлы с чугунным теплообменником МК-2 (Wolf), предназначенные для работы с вентиляторной горелкой на газовом или дизельном топливе
По мощности и КПД жидкотопливные котлы не уступают газовым. Однако надо помнить, что затраты на их установку, запуск и обслуживание, скорее всего, будут самыми высокими.

Во-первых, немалых денег будет стоить сам котел с соответствующей горелкой, который надо регулярно (один-два раза в год) обслуживать, — образование сажи в нем идет гораздо интенсивнее, чем в котле на газовом топливе. Во-вторых, придется раскошелиться на организацию хранилища для топлива с удобными подъездными путями для автозаправщика, устройствами для ревизии и техобслуживания.

В-третьих, и это главное, собственно стоимость солярки. Просторный коттедж с бассейном расходует за отопительный сезон несколько тонн дизельного топлива. При стоимости одного литра в районе 28–30 рублей (дизельные горелки современных котлов отнюдь не всеядны, более дешевое топливо, покупаемое из-под полы, например у машинистов тепловозов, может оказаться им не по нутру) затраты на обогрев могут существенно (в 1,3–1,7 раза) превысить затраты на электроотопление.

А что же природный газ? На наш взгляд, наличие рядом с домом трубы газопровода, к которому можно без особых проблем подключить теплогенератор коттеджа, предопределяет обустройство в доме наиболее экономичной и надежной газовой котельной, эксплуатация которой не будет наносить существенного вреда окружающей среде.

Расчеты показывают, что затраты на энергоноситель для производства тепловой энергии в случае отопления на природном газе (при КПД котла 93%) оказываются примерно в 7–10 раз ниже, чем в случае системы с электрическим котлом. Стоимость покупки всего газового отопительного оборудования, причастного к процессу производства и транспортировки тепла в одном конкретно взятом коттедже, за срок эксплуатации этого оборудования в несколько раз перекрывается затратами на энергоноситель.

Конечно, подключение к газовой сети редко обходится без бумажной волокиты и затрат. Но вложения эти не пропадают даром: инвестиции «в газ» заметно увеличивают стоимость и ликвидность загородной недвижимости. Поэтому-то препоны «подготовительного этапа» застройщиков обычно не останавливают.
Далее мы поговорим об особенностях конструкции традиционного (не конденсационного) энергозависимого напольного газового котла. Эта информация поможет будущему владельцу коттеджа принимать принципиально правильные решения при выборе отопительной техники. Возможно, изложенные нами мысли заинтересуют и начинающих продавцов подобных высокотехнологичных устройств.

По расчету!

Напольный одноконтурный газовый котел Ferroli Pegasus D23 с чугунным теплообменником и атмосферной газовой горелкой
Напольный одноконтурный газовый котел Ferroli Pegasus D23 с чугунным теплообменником и атмосферной газовой горелкой
Выбор модели газового котла осуществляется на этапе проектирования с учетом заранее определенной проектировщиком тепловой мощности, необходимой для комфортного обогрева коттеджа. Ошибки, допущенные в расчетах этого показателя, приводят к покупке либо слишком слабого, либо чрезмерно теплопроизводительного котла. И то и другое нежелательно. Маломощный теплогенератор все время будет работать на пределе своих возможностей, в мороз в комнатах, несмотря на все его труды, будет довольно прохладно. А из-за постоянных перегрузок маломощный котел наверняка преждевременно выйдет из строя.

Слишком мощный аппарат, конечно, не допустит недотопа, но большую часть своей жизни проработает вполсилы, с низким КПД, из-за чего затраты на газ, расходуемый на нужды отопления, могут оказаться завышенными.

Покупка котла «с запасом» экономически оправданна, если максимум через 1–2 года после запуска к нему будут подключены дополнительные заранее предусмотренные проектом потребители (например, ветка радиаторов гаража или оранжереи, баня, теплообменник бассейна).

Поскольку функция приоритета горячего водоснабжения заложена в автоматике большинства современных котлов, увеличивать их мощность для повышения комфортности горячего водоснабжения обычно нет необходимости. При работе на ГВС вся мощность котла расходуется на подогрев воды в бойлере. Но на параметры микроклимата временные перебои с подводом тепла к системе отопления влияния почти не оказывают. Благодаря тепловой инерции отопительной системы и обогреваемого здания, даже при условии, что банные процедуры затягиваются на несколько часов, резкого снижения температуры воздуха в помещениях не наблюдается. В большинстве же случаев работа котла в режиме ГВС носит периодический и кратковременный характер.

По способу отбора тепла для подогрева горячей воды котлы подразделяются на одноконтурные и двухконтурные.

Одноконтурный котел подключают к внешнему баку-накопителю (бойлеру), приобретаемому заказчиком за отдельную плату. Потребности загородного дома с несколькими точками водоразбора (2–3 санузла, джакузи и др.) в горячей воде, как правило, удовлетворяет бойлер емкостью 300–1000 л.

В продажу также поступают двухконтурные котлы со встроенным бойлером небольшой емкости и двухконтурные котлы с пластинчатым теплообменником. Их ставят застройщики, которых интересуют компактность котельной и минимальные сроки ее монтажа. Но говорить о высоком комфорте ГВС при использовании таких теплогенераторов не всегда корректно. К тому же если встроенный бойлер или пластинчатый теплообменник выходит из строя, то на время его ремонта (замены) приходится отключать и котел.

Анатомия газового котла

Газовый котел Lemax с чугунным теплообменником и атмосферной горелкой
Газовый котел Lemax с чугунным теплообменником и атмосферной горелкой
Заказчику, который заинтересован в приобретении удобной в эксплуатации, долговечной, надежной, эффективной теплотехники, необходимо обратить внимание на триаду важнейших компонентов напольного газового котла (как одноконтурного, так и двухконтурного) — теплообменник, горелку и автоматику.

Долговечность газовых котлов во многом зависит от материала, из которого изготовлен их теплообменник.

Чугунные секционные теплообменники газовых котлов функционируют до замены в среднем по 25–50 лет. КПД котлов с таким «сердцем» может составлять 91–92%. Несмотря на значительный вес, монтировать чугунный котел несложно. Если его предстоит заносить в котельную через тесный коридор, то для удобства можно заказать поставку в разобранном виде. При появлении нового потребителя тепла в ряде случаев можно увеличить мощность котла, нарастив теплообменник дополнительными секциями.

По мнению ряда экспертов, превосходными эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами отличаются теплообменники напольных котлов из специального эвтектического чугуна. Подобные аппараты установлены в некоторых моделях De Dietrich, CTC, Viessmann и некоторых других фирм.

В эвтектический чугун кремний, углерод, фосфор, марганец и прочие основные примеси добавлены в количестве, достаточном для снижения температуры его застывания до 1150 °C и исключения вязкотекучей фазы. Это позволяет получать высококачественный чугун с однородной кристаллической структурой.

Главный недостаток чугунных теплообменников газовых котлов — хрупкость. Увы, чугун легко растрескивается в случае падения или других грубых механических воздействий.

Трещины могут появиться в секциях теплообменника и от температурного шока, когда разница температур теплоносителя в подающей и в обратной магистрали становится слишком большой. Происходит это обычно вследствие нарушений в работе автоматики.

Опытные теплотехники старой школы, давая советы покупателям чугунных котлов, частенько предлагают им сравнить претендентов по весу.

Большой вес котлов свидетельствует о долговечности и надежности их теплообменников. У легковесных претендентов обычно меньше водяной объем секций, не столь совершенны их проточная часть и оребрение внутренней поверхности. Это приводит к росту неравномерности локальных температур стенок секций, увеличению амплитуды и частоты изменений температуры металла. Как следствие — надежность и срок службы легкого котла на практике чаще всего оказываются небольшими.

Горелка вентиляторная газовая WEISHAUPT, тип WG 5
Горелка вентиляторная газовая WEISHAUPT, тип WG 5
Стальной теплообменник газового напольного котла обычно выходит из строя после 10–20 лет эксплуатации. Но КПД таких котлов может достигать 94–95%. Среди преимуществ стальных котлов необходимо отметить и достаточно низкую по сравнению с чугунными цену. Транспортировка теплогенераторов может осуществляться на большие расстояния, причем беспокоиться о повреждениях стального теплообменника из-за тряски на ухабах не надо — сталь легче и мягче чугуна и не растрескивается. Да и коэффициент линейного расширения у стали больше, а потому не страшны стальному теплообменнику и значительные перепады температур теплоносителя в подающей и обратной магистралях.

Однако из-за конденсата, который образуется на внутренних поверхностях топочного пространства при эксплуатации, камера сгорания у стальных котлов быстро корродирует. В стальных котлах с одинаковыми параметрами (мощность, КПД) топка может иметь толщину стенки и 4 мм, и 2,5–3 мм. Понятно, что меньший срок службы имеют котлы с тонкими стенками.

Специальная краска-грунтовка, наносимая на внутренние поверхности топки стального котла, несколько снижает скорость коррозии. Однако назвать эту защиту высокоэффективной нельзя.

Только в стальных котлах класса «премиум» для увеличения срока службы используются высоколегированные стали, а также реализуются технологии, предотвращающие или существенно снижающие вероятность выпадения конденсата. Некоторые эксперты утверждают, что такие котлы сегодня уже успешно конкурируют с котлами с чугунными теплообменниками.

Наряду с котлами, оснащенными чугунными и стальными теплообменниками, в продажу поступают и котлы с теплообменниками биметаллическими.

Например, цилиндрический теплообменник, состоящий из двух слоев, один из которых чугунный, а другой стальной («биферральная поверхность»), использовала в модели Vitola 200 компания Viessmann. Данное решение позволяет снизить интенсивность образования конденсата и увеличить срок работы котла. В прямоточных котлах Mini-Therm компания Laars (США) применила малоинерционные теплообменники на основе оребренных медных труб, оснащенных чугунными коллекторами. Высокая эффективность этих теплообменников обусловлена тем, что медный сплав, используемый в их конструкции, примерно в 8,5 раза более теплопроводен, чем чугун или сталь, устойчив к коррозии. Чугунные коллекторы использованы в теплообменниках Mini-Therm для обеспечения оптимальной термической массы.

Продвинутая автоматика для напольных газовых котлов Logamatic 4312 от Buderus
Продвинутая автоматика для напольных газовых котлов Logamatic 4312 от Buderus
Важнейшие характеристики котлов, такие как мощность, КПД, уровень шума и вредных выбросов в окружающую среду, во многом зависят от применяемых горелочных устройств. В идеале горелка должна быть не только надежной и безопасной в работе, но и отличаться продуманной технологией изготовления и монтажа.

Атмосферные (инжекторные) газовые горелки поставляются в комплекте с котлами мощностью до 150 кВт. Конструктивно горелки этого типа представляют собой набор полых стержней, в которые через эжектор подается газообразное топливо. Струя газа инжектирует воздух из окружающего пространства. Затем топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания котла через отверстия, распределенные по поверхности стержней, и сгорает.

Работают атмосферные горелки практически бесшумно. Поэтому котельная может располагаться поблизости от жилой зоны.

Однако при малом давлении в газовом трубопроводе горение газа в них становится крайне неустойчивым. Случается это, как правило, зимой, в морозы, в районах, газификация которых была проведена еще в советские времена. Пункты газораспределения там чаще всего работают уже на пределе своих возможностей.

Эти газовые котлы Ferolli способны снабжать теплом большой коттеджный поселок
Эти газовые котлы Ferolli способны снабжать теплом большой коттеджный поселок
Многочисленные факелы пламени, поднимающиеся над стержнями, при понижении давления как бы «садятся» на горелку. Такой режим горения негативно сказывается на ресурсе стержней.

Если известно, что давление в газовом трубопроводе минимально или нестабильно, газовому котлу показана вентиляторная горелка (ее также называют дутьевой). Такие устройства отличаются от атмосферных принудительной (при помощи вентилятора) подачей воздуха в зону горения, с точным регулированием его количества. Топливо смешивается с воздухом уже после выхода из вентиляторной горелки. Последняя сохраняет работоспособность и при давлении газа в подводящем трубопроводе на уровне 5–6 мбар.

Главный недостаток вентиляторных горелок — шум (до 60 дБ), возникающий при их работе. В тихую зимнюю ночь он может потревожить сон домочадцев, поэтому при проектировании котельной стоит позаботиться о шумоизоляции.

Для уменьшения расхода топлива вентиляторные горелки выполняют двух- и трехступенчатыми или с плавно изменяющейся мощностью (модулирующими). Все ступени включаются по команде автоматики лишь тогда, когда тепла требуется много, например, если на улице похолодало или в банный день. Обычно же работает одна ступень, да и та на уменьшенной мощности. Это значительно продлевает срок службы теплообменника и других теплонагруженных элементов котла.

Жаль только, что стоимость хорошей вентиляторной горелки пока высока — а именно сопоставима со стоимостью целого котла с атмосферной горелкой.

Горелки с неполным или частичным предварительным смешением занимают промежуточное положение между атмосферными и вентиляторными. В таких горелках газ до подачи в топку смешивается с частью необходимого для его полного сгорания воздуха. А недостающая часть подается непосредственно в факел в камере сгорания.

Данную технику логично использовать при повышенных требованиях к экологичности.

Так, например, в котлах atmoVIT от Vaillant использованы газовые атмосферные горелки с частичным предварительным смешением и теплопроводящими керамическими стержнями. Последние повышают стабильность воспламенения и улучшают экологические характеристики котла. Модель atmoVIT exclusive с двухступенчатой горелкой такого типа имеет нормативный КПД 94%, причем выбросы оксидов азота у этого теплогенератора не превышают 70 мг/м3!

Наконец, при покупке котла логично уделить самое пристальное внимание выбору автоматики. От нее зависит, будет ли система отопления удобной в эксплуатации или же станет раздражать вас своей несамостоятельностью.

Эти газовые котлы Ferolli способны снабжать теплом большой коттеджный поселок
Эти газовые котлы Ferolli способны снабжать теплом большой коттеджный поселок
В базовой комплектации любой газовый котел оборудован простейшей системой, которая управляет горелкой, поддерживает заданную температуру теплоносителя, принимает сигналы от устройств безопасности котла. Но следить за тем, насколько комфортна температура в доме, вынужден будет сам пользователь. По сути, он станет термостатом системы. При похолодании ему (или кому-то из домочадцев) придется идти в котельную, чтобы повернуть регулятор котла в сторону увеличения мощности, при потеплении — снова приближаться к колыбели тепла, дабы обуздать пыл теплогенератора и не допустить перетопа.

Любопытно, что владелец котла с примитивной автоматикой тратит более 5–7 суток в год только на то, чтобы регулировать температуру теплоносителя.

Чтобы автоматизировать процесс производства тепловой энергии и не заходить в котельную чаще одного-двух раз в сезон, необходимо купить современную программируемую систему управления. Например — метеозависимую, способную регулировать температуру воздуха в зависимости от погоды на улице. Такая автоматика поднимет показатели комфорта проживания на лоне природы на качественно новый, соответствующий современным требованиям уровень.

Несколько слов о рынке

Выбирая напольные газовые котлы для коттеджа, первым делом логично обратить внимание на продукцию под торговыми марками Vaillant, Viessmann, Buderus, Bosch-Junkers, Wolf, De Dietrich, Ferroli, Biasi, CTC, Roca, ACV и Protherm. Производят энергозависимые котлы и в России, например на Кировском заводе.

Срок службы горелки зачастую в 3–4 раза ниже срока службы котла, поэтому по мере эксплуатации спрос возникает как на вентиляторные, так и на атмосферные горелки — взамен поставляемых вместе с котлами.

Горелочные устройства поставляют в Россию под торговыми марками Giersch, Korting, Dreizler, MHG, Bentone, Elco, De Dietrich, Cuenod, Oilon, Riello, Baltur, F. B.R., Ecoflame, Lamborghini, Olympia. Среди российских производителей можно отметить компании «Красное знамя» в содружестве с «Руснит», «Белогорье» и некоторые другие фирмы.

Продвинутая котельная автоматика также идет в основном из-за рубежа. Это Viessmann, Vaillant, Buderus, Bosch-Junkers, Wolf, De Dietrich (Франция), CTC (Швеция), и другие. Эксперты в области отопления также рекомендуют автоматику Komextherm (Чехия), Siemens, Kromschroder (Германия), Roca (Испания), Coster (Италия), Honeywell (США).

Материал предоставлен Творческой мастерской Владислава Балашова



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест