Побутові опалювальні котли: переваги і недоліки різних видів палива

admin 9 Листопада, 20209 Листопада, 2020

Ця стаття — оглядовий екскурс по сучасним видам опалювального обладнання. У ній ми обмежимося виключно котлами для водяного опалення: сонячні колектори, теплові насоси та системи повітряного опалення виявляться поза нашою увагою.

Свій будинок у наших широтах — це не тільки стіни і дах. Це ще й джерело тепла. Яким він може бути?

Типи котлів

Давайте спочаткувизначимося з тим, якіопалювальніпобутовікотли ми розглянемо в якостіможливихваріантів.

Електричні.
Газові.
Рідкопаливні котли — на солярці і відпрацьованому маслі.
Твердопаливні — використовують для нагріву води енергію згоряння дров, вугілля, торф’яних брикетів та пелет.

Відразу варто згадати найважливішу характеристику котлів — витрати на опалення. Вони розподілилися між різними видами палива далеко не порівну.

Джерело

Найдешевше джерело теплової енергії в даний час — магістральний газ. Балонний теж може використовуватися для опалення, однак обходиться в кілька разів дорожче.
Тверді види палива займають друге місце. Оцінки конкретних сум витрат коливаються залежно від виду палива і його локальної вартості; але загальна розстановка саме така: у відсутності магістрального газу найвигідніше топити дровами і вугіллям.
Рідке паливо може означати досить різні витрати: опалення відпрацюванням обходиться приблизно нарівні з дровами або трохи дешевше, а от витрати на соляру — в півтора-три рази більше вартості дров та вугілля.
Нарешті, електроопалення — явний аутсайдер. Підраховано, що опалення електрокотлом будь-якого типу будинку площею близько 200 м2 в Московській області обійдеться приблизно в 33 — 35 тисяч рублів на місяць.

Увага: йдеться про пряме нагрівання і використання конвекційного опалення. Водяна або електричнийа т епла підлога, інфрачервоне опалення дозволять знизити витрати на 15-20 відсотків. Застосування теплових насосів зменшить витрати на електроенергію і зовсім в 3-5 разів.

Ось в цьому порядку і почнемо досліджувати сучасний ринок.

Одна із спроб аналізу ринку джерел тепла. Як бачите, інші регіональні ціни дали дещо іншу розстановку сил: дизпаливо виявилося навіть дещо дорожче електрики.

Одна зі спроб аналізу ринку джерел тепла. Як бачите, інші регіональні ціни дали дещо іншу розстановку сил: дизпаливо виявилося навіть дещо дорожче електрики.

Газові котли

Класифікація

Побутові газові опалювальні котли класифікуються за кількома ознаками:

Настінні (більша частина побутових моделей помірної потужності) і підлогові. Різниця для покупця, як нескладно здогадатися, насамперед, в компактності.
Зі сталевими, чавунними і мідними теплообмінниками. Сталь найбільш стійка до температури; чавун довговічніший, але примушує дещо знижувати температуру полум’я. Перевага міді — висока теплопровідність, що дозволяє зробити один з головних вузлів котла дуже компактним; проте робоча температура мідного теплообмінника на 50С нижче в порівнянні з чавуном.
З атмосферними пальниками (що використовують природну тягу продуктів згоряння) і турбовані. Другі використовують для забору повітря коаксіальний повітропровід: по його оболонці з вулиці примусово подається повітря для горіння, по сердечнику відводяться продукти згоряння.
Одноконтурні та двоконтурні. Перші призначені виключно для опалення. Втім, при необхідності теплоносій може віддавати частину енергії бойлеру непрямого нагріву. Другі оснащені проточним або накопичувальним нагрівачем для приготування гарячої води.

Корисно: накопичувальні теплообмінники вимагають більшого простору, але дають більш стабільну температуру гарячої води.

Котли з проточними нагрівачами конструктивно можуть бути роздільними або Бітермічними. У першому випадку використовуються окремі теплообмінники для опалення та ГВП; у другому для передачі тепла від теплоносія опалювальної системи воді ГВС використовується коаксіальна труба з ребрами. Перша схема обходиться дорожче, але куди більш ремонтопригодна.Демонтаж цього сайту означає, що доведеться залишитися не тільки без гарячої води, але й без отоплен

Демонтаж цього вузла означає, що доведеться залишитися не тільки без ГВП, але й без опалення.

Теплота згоряння

Це настільки важлива характеристика, що винесена в окремий розділ. Якщо традиційний газовий котел використовує так звану нижчу теплоту згоряння, то конденсаційний після того, як газ згорів і віддав тепло згоряння теплоносія, конденсує на своєму теплообміннику продукти згоряння.

При випаровуванні, як ми пам’ятаємо, температура поверхні падає. Саме на цьому ефекті заснований механізм потовиділення у ссавців. При конденсації поверхня теплообмінника нагрівається.

В результаті конденсаційний котел, який використовує вищу теплоту згоряння, забезпечує приблизно на 10 відсотків більш високий ККД у порівнянні з традиційною схемою. Зрозуміло, ціна пристрою при цьому збільшується.

Нюанси

Як уже сказано, зараз опалення газом найбільш вигідно. Проте варто пам’ятати кілька нюансів.

Підключення газового обладнання до магістралі своїми руками категорично заборонено. Згадку про це містить будь-яка інструкція до газового котла. Доведеться викликати представника відповідної служби.
Пристрої з атмосферними пальниками можна встановлювати тільки в приміщеннях з певними характеристиками. У числі вимог — приплив повітря і об’єм кімнати.
Розцінки на природний газ зростають куди швидше, ніж вартість електрики. У найближчі роки баланс вартості зміниться.

Власне, тенденція простежується вже давно.

Твердопаливні

Побутові твердопаливні котли — пристрої порівняно нескладні; проте вкрай матеріаломісткі і від того дорогі. Продукти згоряння вельми агресивні, і стінки котла вимушено доводиться робити товстими.

Встановлення котлів початкового цінового рівня цілком традиційне:

Знизу розташований зольник з піддувалом.
Вище — відокремлена від зольника чавунної колосникових гратами топка з дверцятами для завантаження палива. Побутові котли опалення на твердому паливі можуть використовувати фронтальне або верхнє завантаження.
У топці і трохи вище неї, на шляху продуктів згоряння розташовується теплообмінник. Він може являти собою водяну сорочку, змійовик, прямокутний бак або циліндр із труб — загальних правил тут немає.
Температура теплоносія в сучасних котлах контролюється механічним термостатом. При досягненні критичної температури він за допомогою поворотного важеля і ланцюжки прикриває піддавали. Процес горіння сповільнюється.

Більшість виробів прекрасно працює в системах з природною циркуляцією. Загальний недолік бюджетних пристроїв цього типу — необхідність в частому завантаженні палива. Типовий котел працює на одній закладці всього 2-5 годин.

Крім того, при роботі на зниженій потужності ККД досить помітно падає через неповне згоряння палива.

Корисно: ці проблеми вирішуються включенням в контур теплоаккумулятора — масивної теплоізольованої ємності з водою. Її вміст нагрівається при короткочасній роботі котла на повній потужності; потім нагріта вода протягом доби циркулює по основному контуру, віддаючи радіаторам тепло.

З точки зору тривалості автономної роботи цікаві твердопаливні побутові котли двох типів.

Піролізні

Горіння дров розбивається на два етапи:

У верхній топці дрова згоряють при обмеженому притоці повітря, утворюючи найдрібнішу золу і піролізний газ — летючі вуглеводні і чадний газ СО;
Потім піролізний газ примусово нагнітається в нижню топку, в якій він розбавляється атмосферним повітрям і згоряє з виділенням великої кількості тепла. Деяка його частина використовується для підтримки горіння у верхньому відділенні котла.

В результаті ми отримуємо:

Високий ККД, що досягає 85%.
Мінімум твердих залишків. В відходи йде лише найдрібніша зола.
Можливість плавно регулювати потужність без зниження ККД. Піролізний газ в будь-якому випадку згорить повністю.
Тривале горіння однієї закладки — 8-12 годин.

Принципова схема піролізного котла.

Котли верхнього горіння

Родоначальником стала литовська компанія Stropuva; однак ідея верхнього горіння і її практична реалізація настільки прості, що котли цього типу зараз виробляються по всьому світу, в тому числі кустарно.

Ці пристрої здатні працювати до 30 годин на дровах і до 5 діб на вугіллі. Як підтримується повільне горіння у величезній топці?

Паливо горить тонким шаром зверху. Саме до нього рухливий повітропровід, що опускається в міру згоряння палива під власною вагою, подає повітря.
І тут використовується піроліз: камера згоряння піролізного газу відокремлена від ємності з дровами масивним металевим диском.
Продукти згоряння, включаючи золу, повністю несуться потоком висхідного повітря.

На фото — литовський котел тривалого горіння.

Рідкопаливні

Ці пристрої не надто популярні завдяки кільком факторам:

Солярове масло дорого, а відпрацювання знайти у вільному продажу можна далеко не скрізь;
Ємність для зберігання сезонного запасу з відповідним запахом — не саме приємне сусідство для котеджу.
Шум жидкотопливного пальника настільки гучний, що вимагає монтажу котла в окремому приміщенні.

За винятком згаданих особливостей — перед нами вельми ефективні і досить компактні пристрої для опалення, гнучко керуючі температурою теплоносія і дозволяють підтримувати потрібну температуру в будинку повністю автоматично.

Електричні

Більшість присутніх на ринку електрокотлів — ТЕН-ові. Як вони влаштовані?

Всередині герметичній ємності з патрубками для підключення до контуру опалення розміщено кілька трубчастих нагрівачів. Вони підключаються незалежно один від одного, що дозволяє регулювати потужність котла.
Тут же, в корпусі зазвичай монтуюється група безпеки (розширювальний бак, запобіжний клапан і манометр). Багато баків комплектуються циркуляційними насосами.

Корисно: переважні насоси з плавним, безступінчатим регулюванням потужності. Вони куди економічніші. Втім, на тлі споживання електрокотла — крапля в морі.

Загальна хвороба ТЕН-ових котлів — накип, що знижує з часом віддачу трубчастих нагрівачів.

Так влаштований найпростіший котел з трубчастим нагрівачем.

Останнім часом набули поширення дві альтернативні схеми нагріву, що використовують різні фізичні принципи:http://www.youtube.com/embed/QBmzjvmwf6c

В індукційному котлі намотана на трубу з діелектрика котушка збуджує в феромагнітному осерді вихрові струми, які розігрівають його і циркулює всередині труби теплоносій. Ці котли компактні, віддають більшу потужність і практично вічні: в них немає рухомих частин та елементів з обмеженим ресурсом.
Електродні котли генерують в теплоносії (ним може бути тільки вода, причому вода з певною кількістю солей) разігріваючі її струм. Головна особливість електродних пристроїв — абсолютна безпека: при витоку теплоносія нагрів припиниться не завдяки автоматиці, а в силу самого принципу роботи пристрою.

Електродний нагрівач російського виробництва.

Висновок

Ще один короткий огляд сучасного ринку опалювального обладнання ви знайдете в прикріпленому до статті відео (читайте також про те, як вибрати газовий котел опалення правильно, дешево і на довгі роки). Більш детальна інформація про пристрої завжди є на сайтах виробників. Теплих зим!