Home
Up
Конденсационники
Модуляция горелки
Аквасенсор
Насосы
Расчёт котла
Выбор насоса
Введение
Расш бак, автоматика
ЦО и тёплые полы
Насосы WILO
Насосное оборудование
Радиаторы
Термостатика
Трубы теплые полы
Упрощ подбор насоса

Критерии расчета мощности котельного оборудования.

Мощность котла выбирается с учетом всех возможных потерь тепла здания. Мощность котла обычно складывается из ряда составляющих:
• мощность, требуемая на обогрев помещений здания и полной компенсации теплопотерь через ограждающие конструкции.
• мощность, требуемая на обогрев котельной и компенсации теплопотерь на магистралях, если котельная отдельно стоящая.
• мощность, расходуемая на нагрев горячей воды. Следует принимать во внимание, что горячую воду котел греет не постоянно, а по мере необходимости.
• мощность, расходуемая на других контурах потребляющих тепло, таких как теплообменник бассейна, система принудительной вентиляции, осушение воздуха, обогрев теплиц и т.п.

Мощность, требуемая на обогрев помещений здания, включая котельную и теплопотери на магистралях, и являющаяся основанием для выбора мощности системы отопления, является результатом теплового расчета (См.  Наружные ограждения и их влияние на создание концепции)

Величина мощности расходуемой на нагрев хозяйственной воды зависит от многих условий. В большинстве случаев эта мощности составляет 20 - 50 % от мощности на отопление. Однако следует учитывать конструктивные особенности некоторых типов нагревателей хозяйственной воды и конструктивнее особенности котлов, с которыми их предстоит использовать.

При наличии дополнительных контуров, потребляющих тепло от отопительного котла, их присутствие следует учесть надбавкой к отопительной мощности в размере максимальной мощности этих контуров.

При выборе газового котла с атмосферной горелкой необходимо также учитывать величину давления газа, при которой котел достигает указанной в паспорте мощности. Норма давления газа в газопроводе в Украине - 150 мм водяного столба, или 15 мБар. Очень часто случается, что зимой давление газа падает до 7-8 мБар. Это ниже давления, при котором любой газовый котел может обеспечить номинальную мощность. Возможное падение мощности котла желательно компенсировать выбором котла с полутора кратным запасом номинальной мощности. В любом случае желательно выбирать котел с 30% запасом мощности, так как у котла работающего с постоянно максимальной нагрузкой срок службы значительно сокращается.

Следует иметь в виду, что при наличии сопряженного с котлом водонагревателя, имеющего возможность нагревать хозяйственную воду в проточном режиме в достаточно большом объеме мощность котла не может быть меньше, как минимум, мощности водонагревателя при максимальном расходе. При этом на каждые 12 литров в минуту при перепаде температуры воды 35 °С контур горячего водоснабжения потребляет приблизительно 20 кВт. Если мощность котла, необходимая на отопление, превышает потребности водонагревателя, то достаточно выбрать котел с запасом равным 50 % мощности контура горячего водоснабжения.

При выборе в качестве нагревателя горячей воды бойлера классической конструкции (со змеевиком первичного контура) значительного увеличения мощности котла не требуется.

При выборе котла со встроенным контуром горячего водоснабжения следует учитывать то, что производительность по горячей воде указывается из расчета, что вся мощность котла идет на нагрев хозяйственной воды. При этом чаще всего автоматика монтируется, так что при потреблении горячей воды котел на это время частично или полностью перестает работать на отопление. Подобную конструкцию имеют настенные газовые котлы. Если такой котел устанавливается на частный дом на одну семью, то кратковременный расход горячей воды не сможет повлиять на температуру в помещениях. Однако если существует значительная потребность во времени использования контура нагрева воды, может потребоваться даже двукратное увеличение мощности котла.

Настенный газовый котел со встроенным контуром горячего водоснабжения не следует выбирать мощностью менее 20 кВт, Такой котел меньшей мощности не сможет обеспечить комфортное количество горячей воды.

При выборе котла со встроенным бойлером, если предполагается длительные расходы горячей воды соизмеримые с максимальными его возможностями, необходимо выбрать котел с превышением отопительной мощности на 30-50 %.

Выбор энергоносителя

Вторым важным для выбора котла моментом является то, какие виды топлива имеются в наличии. Стоимость топлива определит затраты в ходе эксплуатации.

Виды используемого топлива:

Газ. Газ самый дешевый на данный момент вид топлива. Его использование наиболее выгодно несмотря на значительные разовые затраты на подвод. Существует очень большое количество различных типов котлов работающих на газе. Газ используется как топливо в котельных любой мощности.

Дизельное топливо. При использовании дизельного топлива необходимо устанавливать емкости для его хранения.

Электричество - наиболее распространенный и удобный вариант. Электричество может использоваться при местном отоплении (электрические радиаторы) и в котлах водяного отопления.

Твердый вид топлива. Самый неудобный вид топлива. В дальнейшем мы не будем его принимать во внимание.

При выборе газового котла следует знать, что эти котлы могут иметь два различных типа горелок: нагнетательная (с турбонаддувом) или атмосферная.

В атмосферных горелках газ подается в топку котла за счет избыточного давления в газовой магистрали.

Нагнетательная горелка создает избыточное давление в камере сгорания за счет работы компрессора, и при этом происходим более полное сжигание газа.

Атмосферные и нагнетательные горелки по-разному реагируют на падение давления газа в газовой магистрали.

Котлы с нагнетательными горелками менее болезненно переносят падение давления газа ввиду того, что имеют встроенную систему стабилизации давления газа, поступающего в горелку. Но такой котел при работе шумит. Котельную с таким котлом лучше сделать подальше от жилых помещений и хорошо звукоизолировать. Стоят такие котлы дороже, но экономия газа, за счет более полного сгорания топлива, может доходить до 30%. При этом, это, как правило, универсальные котлы, предназначенные для эксплуатации, как газе, так и на дизельном топливе.

Газовый котел автоматически выключается при прекращении подачи газа или падении давления ниже минимальной величины. Большинство котлов автоматически включаются при возобновлении подачи газа, то есть имеют блок автоматического поджига. Автоматика котла должна контролировать наличие пламени, тяги в дымоходе, перегрев теплоносителя и выключать котел при любом "аварийном" случае.

Необходимо обращать внимание на величину давления газа, при которой котел достигает указанной в паспорте мощности. Норма давления газа в газопроводе в Украине - 150 мм водяного столба, или 15 мБар.

При отсутствии газа можно использовать либо дизельное топливо, либо электричество. Электричество обычно используется для обогрева небольших площадей, так как сложно обеспечить необходимые мощности электросетей. Кроме того, электрические котлы не бывают двухконтурными.

Подбор горелки

Если в качестве отопительного котла выбран напольный котел, предназначенный для эксплуатации с навесной дизельной или газовой горелой с турбонаддувом, то необходимо подобрать соответствующую ему горелку. Горелка должна соответствовать по мощности выбранному оборудованию.

При выборе горелки необходимо учесть то, что наиболее эффективно топливо сгорает при регулировке горелки приблизительно на две трети максимальной мощности. Этот момент особенно важен при использовании дизельного топлива.

При использовании газовой горелки необходимо также учитывать возможное падение давления газа. Очень часто случается, что зимой давление газа падает ниже номинального диапазона горелки, которая будет продолжать работать, но не сможет обеспечить номинальную мощность. Возможное падение мощности котла желательно компенсировать выбором горелки с полутора кратным запасом номинальной мощности.

Контур ГВС

В зависимости от конфигурации и мощности котельного оборудования, а также от потребности в количестве горячей воды могут быть применены различные типы водонагревателей. Нагреватели хозяйственной воды могут быть проточными и накопительными. Проточный водонагреватель

Проточный водонагреватель нагревает воду только в момент расхода. И это наиболее экономичный подход в смысле расхода топлива, т.к. тепло расходуется только в том объеме в каком потребляется. К этой категории относят, применительно к индивидуальной котельной, пластинчатые теплообменники.

Проточные водонагреватели имеют еще то преимущество, что нагрев воды осуществляется сразу, в полном объеме и столь долго, сколь это необходимо без снижения производительности. Накопительный водонагреватель

Накопительный водонагреватель (бойлер) отличается от проточного большим объемом запасаемой внутри себя воды. Нагрев воды до заданной температуры в этом случаи происходит заранее и, как правило, с использованием относительно малой мощности. В бойлере постоянно находится горячая вода, а по мере расхода в него поступает холодная и подогревается до нужной температуры. Для предотвращения потерь тепла через корпус бойлера используется теплоизоляция.

В тех случаях, когда устанавливается накопительный водонагреватель для компенсации теплового расширения воды при нагреве необходимо устанавливать расширительный мембранный бак. Методика расчета аналогична расчету экспанзомата (см. главу2.9. Группы и узлы автоматики)

Теплообменники

Применение пластинчатых теплообменников для ГВС один из наиболее эффективных способов приготовления хозяйственной горячей воды. Пластинчатый теплообменник является устройством косвенного нагрева бытовой горячей воды проточного типа посредством теплоносителя системы отопления здания.

На лицо все преимущества проточного нагрева воды: значительное сокращение потребления энергии в отличии от нагревателей накопительного типа; моментальный нагрев воды в необходимом объёме, а так же столь долго сколько это необходимо; незначительные размеры при очень большой мощности нагрева; возможность работы в сочетании с различными источниками тепла (газовый, дизельный или электрический котел, теплоноситель центрального теплоснабжения)

Графики зависимости температуры горячей воды от времени

При применении пластинчатых теплообменников с индивидуальными отопительными системами необходимо, чтобы эти котлы имели определенный внутренний объем соответственно мощности теплообменника. В противном случае могут возникнуть частые запуски/остановки котла за очень короткий промежуток времени и резкие перепады температуры горячей воды.

Например: для 30-ти киловатного теплообменника внутренний объём котла должен быть не меньше 80 литров; для 50-ти киловатного- 110 литров и т.д.

Принципиальная схема подключения теплообменника ГВС с ограничением температуры горячей воды

Для избежания ненужных теплопотерь в этой схеме применяется датчик потока, который включает циркуляционный насос только в момент расхода горячей воды.

Бойлеры

Бойлер является устройством нагрева бытовой горячей воды проточно-накопительного типа посредством теплоносителя системы отопления здания, при этом он может иметь встроенный тен, который может нагревать бойлер в период когда система отопления останавливается.

Существует три варианта конструкций бойлеров: бойлеры со встроенными змеевиками; бойлеры с двойным корпусом; бойлеры "емкость в емкости".

Бойлеры со встроенными змеевиками имеют конструкцию идентичную электрическому накопительному водонагревателю. Разница заключается в том, что хозяйственная вода нагревается теплоноситель из системы отопления, в виде змеевика, расположенного внутри резервуара.

Бойлеры с двойным корпусом имеют двойные стенки в цилиндрической части емкости. Между стенками покачивается теплоноситель из системы отопления.

Бойлеры "емкость в емкости" сконструированы таким образом, что оснащены корпусом, выполненным из двух встроенных друг в друга концентрических оболочек, установленных с зазором, как в месте размещения цилиндрических обечаек, так и в местах расположения днищ и верхних крышек. Между оболочками покачивается теплоноситель из системы отопления.

Следует учитывать, что бойлеры "емкость в емкости" имеют очень большую поверхность теполообмена и могут нагревать хозяйственную воду в проточном режиме в достаточно большом объеме. Такие бойлеры сочетают в себе достоинства и проточных и накопительных водонагревателей. Однако при их использовании необходимо учитывать те же нюансы что при установке пластинчатых теплообменников.

Важность температуры нагрева.

Существует четкая взаимосвязь между температурой нагрева бытовой воды внутри бойлера и конечной производительностью системы горячего водоснабжения. Имеется ввиду то, что при более высокой температуре воды можно получить больше хозяйственной воды. Такое размышление интересно для жилых зданий или отелей, где в определенное время дня возникает повышенная потребность в горячей воде.

Предположим, что для обслуживания некоего здания при температуре до 60 °С необходим бойлер 500 литров, то при температуре до 80 °С достаточно бойлера 300 литров. Это позволит сэкономить место, деньги, тепло.

Но существуют и свои "но". При температуре свыше 65 °С начинают активно откладываться соли жесткости в виде твердого не растворимого в воде осадка на всех имеющихся внутренних поверхностях. Как следствие, увеличение времени нагрева объема, уменьшение емкости и необходимость промывки. При температуре ниже 60 °С в холодной зоне прибора есть вероятность размножения опасных бактерий, легионел, которые могут привести даже к смертельному исходу. Эти бактерии размножаются прежде всего в стоячей теплой воде примерно 30-55 °С. Поэтому желательно применять конструкции лишенные этих проблем.

Встроенные контуры ГВС

Почти все производители отопительной техники представляют ассортимент котлов с встроенными контурами горячего водоснабжения. Такое решение экономит место и деньги на обустройство котельной, а также в большинстве случаев позволяет всю мощность отопительного котла задействовать на нагрев хозяйственной воды.

В качестве устройств нагрева воды при такой схеме могут быть использованы как проточные так и накопительные устройства.

Отопительный котел может иметь встроенный бойлер. При этом бойлер может находится внутри внешнего корпуса котла и иметь классическую конструкцию, а циркуляция обеспечивается дополнительным встроенным насосом. Такая конструкция принципиально не отличается от котла с внешним бойлером. Другой вариант когда бойлер находится внутри внутреннего корпуса котла. Такая конструкция аналогична решению "емкость в емкости" со всеми вытекающими из этого преимуществами.

Отопительный котел также может иметь встроенный скоростной теплообменник. Это может быть пластинчатый теплообменник. Пластинчатые теплообменники устанавливают в основном в настенные газовые котлы, когда циркуляция обеспечивается за счет насоса, работающего на отопление, а перераспределение потока осуществляется за счет гидравлически управляемого трехходового клапана. Пластинчатые теплообменники могут устанавливаться в напольные котлы с собственным циркуляционным насосом и автоматикой включения контура. Существует и другое решение скоростного теплообменника, когда во внутреннею полость котла встраивается скрученная винтом труба достаточной длинны чтобы обеспечить проточный нагрев воды. Это решение не требует наличия насоса.

На данный момент, многие производители отопительного оборудования предлагают котлы, напичканные разного рода сложными электронными устройствами. Такие устройства позволяют управлять одновременно работой котла в соответствии с показаниями электрического датчика внутри дома (или уличного датчика, или и того и другого одновременно), а также несколькими отопительными контурами с помощью термосмесительных кранов с сервоприводами.

Недостатком такой системы управления температурой внутри дома является то, что один датчик внутри дома не может объективно снимать показания, тем более уличный, так как он может "врать" из-за ветра, солнца, тепла от дома и т.п. Каждая комната, каждое помещение, имеют различные показатели теплопотерь, различное назначение и один датчик не в состоянии правильно оценить температуру в каждом помещении. Даже при идеально подобранных радиаторах невозможно управлять температурой в каждом помещении с помощью включения -выключения котла.

Для достижения необходимого комфорта по помещениям без конечной автоматики не обойтись. Только индивидуальная автоматика в каждом помещении в состоянии чутко и адекватно реагировать и поддерживать заданный режим температуры.

В качестве такой конечной автоматики, как правило, применяют термостатические устройства. Таким способом достигается расход тепла на управляемом контуре строго в соответствии с его потребностями и непрерывно во времени. Требуемый режим может быть оперативно изменен в соответствии с потребностями людей находящихся в помещении с отопительным прибором, оснащенным термостатом.

При такой схеме система отопления поддерживает выделяемое суммарное количество тепла равным суммарным потерям тепла через тепловые ограждения полностью автоматически и может оперативно реагировать на их изменение. При этом для поддержания соответствующего количества тепла, выделяемого котлом вполне достаточно базовой автоматики котла, т.е. автоматического поддержания заданной температуры теплоносителя внутри котла или температуры обратной линии.

Централизованное управление узлами подмеса также не имеет особого смысла, даже тогда когда необходимо установить трехходовой термосмесительный вентиль с электрическим сервоприводом (обычно их применяют когда необходима очень большая пропускная способность).

По этим причинам котлы со сложной автоматикой, часто, не оправдывают непомерно высокой цены.

Применение электронных устройств может быть оправдано при управлении каскадом из нескольких котлов или котлов с горелками, имеющими две ступени и более.

При организации системы отопления частного дома с помощью термостатической арматуры можно решить все задачи ее управления в подавляющем количестве случаев.

Следует отметить также такой факт - зачастую автоматика котлов выходят из строя по причине значительных колебаний напряжения в электросети. Для защиты дорогостоящего оборудования необходимо применять стабилизаторы.

Схемы обвязки котлов

Запуск котлов

Для проверки корректности работы автоматики котельного оборудования, необходимо несколько раз проверить срабатывание рабочих и аварийных термостатов при перегреве и выполнение всех режимов цикличности на разных температурах.