ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ НАСТЕННЫХ КОТЛОВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 62

М.Д. Авралев, Н.В. Журавлева ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ НАСТЕННЫХ КОТЛОВ

В статье рассматриваются основные конструктивные особенности настенных газовых котлов, предназначенных для отопления индивидуальных жилых котлов.

Ключевые слова: настенный котел, закрытая камера сгорания, конденсационный котел, модулируемая горелка.

Настенный газовый котел - один из самых популярных приборов в индивидуальном газовом отоплении. Связано это, во-первых, с габаритными размерами и способом размещения, он достаточно компактный и не занимает место на полу, т.к. размещается на вертикальных поверхностях - стенах. Во-вторых, у этого типа оборудования очень привлекательная цена, обусловленная наличием в конструкции котла и насоса, и расширительного бака, которые уже входят в стоимость оборудования. В-третьих, настенный котел - это оборудование, которое не требует дополнительных комплектующих, достаточно подсоединить его к трубам отопления, к газовой магистрали и к дымоходу и можно получать тепло.

Настенный газовый котёл представляет собой компактный отопительный прибор, в корпусе которого, помимо собственно нагревательных элементов, находится всё необходимое оборудование для его эффективной работы. Настенный газовый котёл состоит из следующих основных элементов:

-Газовая горелка, в настенных котлах недорогой ценовой категории используются атмосферные, в более дорогих моделях - все чаще применяются модулируемые горелки способные регулировать пламя и точно поддерживать заданную температуру для экономии газа и повышения эффективности прибора.

-Теплообменник, медный или нержавеющей стали. Медные теплообменники обладают лучшей теплопроводностью и имеют более высокий КПД, стальные же более прочны и устойчивы к коррозии. Двухконтурные и конденсационные котлы могут иметь как один, так и два теплообменника.

-Встроенный циркуляционный насос - обеспечивает движение теплоносителя как внутри котла, так и в системе отопления дома.

-Расширительный бак, компенсирующий избыток воды в результате нагрева.

-Блок управления - система устройств (панель управления с электронным табло, электронные датчики, программаторы, комнатные термостаты, электромагнитные клапаны), направленная на поддержание стабильной температуры в системе отопления и помещении. У подавляющего большинства настенных котлов, обладает функцией самодиагностики. Система самодиагностики котла позволяет определить до 90% неисправностей котла. Информация о характере поломки выводится на электронное табло в виде кода. Блок управления осуществляет функции системы безопасности и защиты, останавливая работу котла при отсутствии электроэнергии или превышений допустимых значений температуры или давления теплоносителя и топлива, перекрывая при этом электромагнитный клапан подачи газа на вводе.

-Вентилятор, в котлах с принудительной подачей воздуха на горение и принудительным отводом продуктов сгорания.

- Измерительные и регулирующие приборы. В конструкцию настенного котла обычно уже интегрированы термометр, манометр, воздухоотводчик, газовый клапан и др., все эти приборы необходимы для корректной работы котла.

В большинстве моделей настенных газовых котлов реализована система защиты от замерзания. Суть этой системы сводится к следующему: при работе котла в энергосберегающем режиме в течение продолжительного времени, температура теплоносителя контролируется посредством датчиков, т.е. в случае понижении температуры до 4-6° С происходит кратковременное включение котла и прогрев теплоносителя, после чего котёл опять переходит в «спящий» режим.

Все настенные газовые котлы условно можно разделить на несколько основных категорий:

-по способу сгорания топлива котлы бывают с открытой и закрытой камерой сгорания;

-по классу экономичности и наиболее полному использованию выделяемого тепла на классические и конденсационные;

-по функциональному предназначению на одноконтурные (обеспечивающие только систему отопления) и двухконтурные (питающие как систему отопления, так и горячего водоснабжения).

© Авралев М.Д., Журавлева Н.В., 2021.

Научный руководитель: Шеногин Михаил Викторович - кандидат технических наук, доцент, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.

Котлы с открытой камерой сгорания - это котлы с естественной тягой. Подача воздуха нужного для обеспечения процесса горения газа и в необходимом количестве осуществляется естественным образом, из помещения, в котором размещается котёл, а отвод отработанных газов и других продуктов горения наружу производится через дымоходное отверстие котла в вертикальный дымоход. Высота дымохода определяется исходя из условия обеспечения эффективной тяги для удаления продуктов сгорания. Главной причиной популярности котлов с естественной тягой является их привлекательная цена и способность некоторых моделей работать независимо от наличия электроэнергии.

Котлы с закрытой камерой сгорания. Вентиляторные или как их еще называют, турбированные газовые котлы с закрытой камерой сгорания осуществляют забор необходимого для процесса горения воздуха с улицы. Как подача воздуха, так и отвод отработанных газов производится посредством коаксиального дымохода. Конструкция коаксиального дымохода представляет собой трубу меньшего диаметра, размещённую в трубе большего диаметра. С помощью трубы меньшего диаметра производится отвод продуктов сгорания, а в обратном направлении, через простенок между трубами, снаружи поступает воздух, необходимый для поддержания процесса горения. Вывод и подача воздуха осуществляется при помощи мощного вентилятора. За счёт теплообмена воздух поступает в камеру сгорания уже нагретый, что способствует более полному сгоранию газа и, соответственно, обеспечивает более высокую производительность работы котла. К недостаткам котлов с закрытой камерой сгорания можно отнести их сравнительно высокую стоимость, необходимость подключения электричества для работы вентилятора и более шумную работу.

Традиционные и конденсационные котлы. Принцип действия конденсационных котлов основан на использовании тепла вторичных газов, образующихся в процессе сгорания. Отработанные газы включают углекислый и угарный газ, оксид азота и серы, а также до 20% разогретого водяного пара. В традиционных котлах все продукты сгорания выбрасываются в атмосферу. Конструкция конденсационного котла включает специальный дополнительный теплообменник (изготавливается из нержавеющей стали, силумина и других материалов не подверженных коррозии), предназначенный для конденсации водных паров. В зависимости от режима работы котла происходит выделение определённого количества дополнительной тепловой энергии. Чем ближе температура отработанных газов к «точке росы» (температуре образования конденсата), тем выше будет КПД работы котла. Такие котлы отличаются не только высокой экономичностью, но и способствуют сокращению выброса вредных веществ в атмосферу. Продукты сгорания концентрируются в образовавшейся жидкости, которая отводится в канализационную систему. Основными недостатками конденсационных котлов являются в первую очередь их высокая стоимость, а также требования, предъявляемые к дымоходам (необходимая герметичность, возможность слива конденсата и т.д.) и к квалификации технического персонала, осуществляющего монтаж и обслуживание данного оборудования.

Одноконтурные котлы. Одноконтурный котёл предназначен исключительно для обеспечения отопления, для организации горячего водоснабжения дополнительно требуется установка газовой колонки или электрического бойлера.

Двухконтурные котлы. Такие котлы обеспечивают как потребность в обогреве, так и в горячем водоснабжении. В двухконтурные котлы встроены отдельные водо-водяные теплообменники, за счет которых происходит нагрев горячей воды, однако технологически одновременный нагрев воды для потребностей отопления и горячего водоснабжения не предусмотрен. Приоритет отдаётся подготовке горячей воды, поэтому при включении горячей воды работа отопления временно прекращается, осуществляется это посредством встроенного трехходового клапана с электроприводом, который переключает направление потока теплоносителя по, так называемому, малому кругу, т.е. только через теплообменник приготовления горячей воды для нужд системы хозяйственно-питьевого водопровода. Учитывая, что для ощутимого снижения температуры в помещении потребуется несколько часов непрерывной работы котла, а на подготовку горячей воды не более одного часа (при условии проживания в одном доме семьи из 4х человек и приеме душа каждым из членов семьи продолжительностью около 15 мин.), такой котёл является вполне эффективным.

Библиографический список

1. СП 281.1325800.2016 Установки теплогенераторные мощностью до 360кВт, интегрированные в здания.

2. ГОСТ 20548-87 Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью до 100 кВт. Общие технические условия (с Изменением № 1).

3. СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 (с Изменением №1).

4. ГОСТ Р 54826-2011 (ЕН 483:1999) Котлы газовые центрального отопления. Котлы типа "С" с номинальной тепловой мощностью не более 70 кВт.

АВРАЛЕВ МАКСИМ ДМИТРИЕВИЧ - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.

ЖУРАВЛЕВА НАТАЛЬЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА - ассистент, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.