CC BY
6Т Е Х Н И Ч Е С К И Е
НАУКИ
УДК 62
М.Д. Авралев, Н.В. Журавлева ВИДЫ НАПОЛЬНЫХ БЫТОВЫХ КОТЛОВ
В статье рассматриваются основные типы напольных бытовых котлов для отопления индивидуальных жилых котлов.
Ключевые слова: отопительный котел, атмосферная горелка, открытая камера сгорания, модуляционная горелка, твердотопливный котел.
Самым распространенным видом отопительных газовых приборов является газовый отопительный котел. Отопительный газовый котел представляет собой устройство, в котором при сгорании топлива происходит нагрев теплоносителя, в качестве теплоносителя обычно используется вода, реже незамерзающие жидкости - антифризы. Бытовые напольные котлы могут быть энергонезависимыми, твердотопливными, жидкотопливными, газовыми, двухконтурными, иметь открытую или закрытую камеру сгорания. В качестве топлива в таких котлах используется уголь, дрова, брикеты, пеллеты, дизельное топливо, природный или сжиженный газ.
Энергонезависимый газовый котел - это агрегат, работающий в автономном режиме без подключения к сети переменного тока. В нем отсутствуют система автоматики, которая работает на электроэнергии, циркуляционный насос и другие электрические устройства. Обычно энергонезависимые котлы устанавливают в системах, где теплоноситель движется по естественным законам физики, т.е. в системах с естественной циркуляцией теплоносителя. Нагретая жидкость (вода, реже антифриз) самотеком от котла поднимается вверх по основному стояку, проходит по подающим магистралям до опусков к радиаторам отопления, проходит через радиаторы, собирается в обратную магистраль, по которой возвращается снова в котел. Энергонезависимые котлы работают только на твердых видах топлива и на газообразном топливе. В твердотопливных котлах автоматизация процессов горения отсутствует и все манипуляции с регулированием температуры осуществляются «вручную». В газовых котлах автоматизация горения осуществля-
© 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.
ется различными датчиками, которые реагируют на те или иные процессы. связь с исполнительными механизмами осуществляется только механическим способом. В газовых энергонезависимых котлах обычно устанавливаются две горелки и пьезорозжиг, который оснащен источником постоянного тока портативным натрий-кадмиевым аккумулятором. Одна горелка предназначается для поддержания фитиля, она называется запальная - пламя на этой горелке присутствует всегда в процессе работы котла в отопительный период, погасить эту горелку возможно только отключив запорный кран на газопроводе - вводе в котел. Вторая горелка поддерживает сам процесс горения, она называется основная. Обе горелки являются атмосферными, т.е. забирают воздух, необходимый для горения из помещения. Температурный режим котла, а именно температура нагрева теплоносителя в сети отопления, устанавливается при помощи механического терморегулятора. Датчик, контролирующий температуру, встроен в теплообменник. Как только вода нагревается до необходимой температуры, сигнал подается на терморегулятор, который перекрывает подачу газа на основную горелку, в связи с чем прекращается её работа. Когда же температура падает ниже установленной, основная горелка зажигается от запальной. Исходя из требований безопасности в дымоходе котла устанавливается датчик, который контролирует тягу, этот прибор сегодня является неотъемлемой частью практически всех современных моделей.
Принципиальное устройство напольного энергонезависимого котла см. рис. 1.
Энергозависимы отопительные котлы конструктивно мало отличаются от энергонезависимых. Разница заключается в виде топлива на котором этот котел работает. Твердотопливные котлы, которым требуется питание от электрической сети, как правило обладают механизмом топливоподачи - шнеком и бункером для хранения топлива, при такой конфигурации по мере горения топливо подается по шнеку из бункера котел. Этой конструкцией обладают, так называемые, пеллетные котлы, т.е. котлы, работающие на древесных гранулах, пеллетах. Автоматизация процессов таких котлов управляет кроме топливоподачи, еще и работой заслонки на входе воздуха, необходимого на горение, либо встроенным в конструкцию котла вентилятором, т.е. при падении температуры подающей линии, либо открывается шире заслонка, либо включается вентилятор приточного воздуха.
Газовые напольные котлы делятся на котлы с открытой и закрытой камерой сгорания.
Отличительной особенностью котлов с открытой камерой сгорания является наличие встроенной газовой одно или двухступенчатой атмосферной горелки, которая представляют собой трубку или несколько труб, куда подается топливо. В трубке образовывается низкое давление, за счет чего и происходит засасывание воздуха из помещения. Котлы с закрытой камерой сгорания для подачи воздуха на горение используют встроенный вентилятор, т.е. принудительно могут засасывать воздух или из помещения, или с улицы. Вариативно, котел с закрытой камерой сгорания может обладать модулируемой горелкой. Модулируемые горелки применяют при непрерывном нагреве теплоносителя в котле. В отличие от котла с атмосферной горелкой, этот тип горелок захватывает широкий диапазон мощности. Кроме того, модулируемые варианты значительно экономят газ. За счет автоматизации процесса срок эксплуатации таких агрегатов значительно дольше. Высота пламени в газовой горелке для отопления модулируемого типа регулируется автоматически.
Отдельно следует отметить класс отопительных бытовых котлов, предназначенных для установки дутьевой горелки. Такой тип горелок предназначен на газообразное или жидкое топливло. Существуют битопливные варианты, позволяющие попеременно работь либо на газу, либо на дизельном топливе. Дутьевые горелки имеют закрытую камеру сгорания, здесь воздух подается с помощью вентилятора. Таким образом, возникает возможность устанавливать мощность потока топливовоздушной смеси. Это в свою очередь приводит к высоким значениям КПД. Дутьевые горелки нужно покупать отдельно от котла, как дополнительный узел.
Рис. 1. Принципиальное устройство энергонезависимого котла
За автоматизацию в энергозависимых котлах отвечает блок управления. В недорогих моделях блок управления - это система с комплектом датчиков (датчик температуры, датчик тяги и т.д.), позволяющая контролировать процесс нагрева, выдающая предупреждения о неисправности и обладающая возможностью блокировать подачу газа при возникновении неисправности. В более дорогих моделях блок управления может представлять собой систему устройств (панель управления с электронным табло, электронные датчики, программаторы, комнатные термостаты, электромагнитные клапаны), направленную на поддержание стабильной температуры в системе отопления и помещении и обладающую функцией самодиагностики. Неисправности котла определяются системой самодиагностики, информация о характере поломки в виде кода выводится на электронное табло. Система безопасности энергозависимых котлов состоит из датчиков горения, датчиков контроля тяги, датчиков температуры и т.д., и, как правило, сблокированна с блоком управления, предназначена для остановки работы котла при отсутствии электроэнергии, при отсутствии пламени на горелке, при превышении температуры теплоносителя выше допустимого, при отсутствии необходимого давления в системе теплоснабжения, путем закрытия встроенного электромагнитного клапана подачи газа, а также отключая присоединенное к котлу оборудование (циркуляционные насосы).
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.
