Бойлер для нагрева воды от газового котла: схема подключения и особенности использования — ООО Декоратор / Лепнина, фрески, фотообои, стекломазаика, декоративная штукатурка, обои, натуральные обои, напольные покрытия

Содержание

схема подключения и особенности использования

Мощный газовый котел, установленный в коттедже, может легко решить проблему отопления и снабжения дома горячей водой. Но количество нагретой жидкости для гигиенических и хозяйственных нужд ограничено и не всегда устраивает владельцев. Чтобы возместить ее дефицит, устанавливают БКН – бойлер косвенного нагрева для газового котла.

Рассмотрим особенности и функциональные способности накопительного агрегата, а также выясним, как лучше использовать его в паре с газовым котлом, чтобы результат был максимально эффективным.

Содержание статьи:

Отличительные черты бойлера косвенного нагрева
Газовое отопительное оборудование + БКН
- Схема подключения к 1-контурному котлу
- Два варианта применения с 2-контурным котлом
Как сделать обвязку без ошибок?
Выводы и полезное видео по теме

Отличительные черты бойлера косвенного нагрева

Бойлер – это большая бочка, главной функцией которой является накопительная. Он бывает различного объема и формы, но назначение его от этого не меняется. Без бойлера может возникнуть проблема при использовании, например, сразу двух душевых или душа и кухонного крана.

Если бытовой 2-контурный котел мощностью 24-28 кВт выдает на проток всего 12-13 л/мин, а для одной душевой требуется 15-17 л/мин, то при включении любого дополнительного крана возникнет дефицит водоснабжения. Котлу просто не хватит рабочей емкости, чтобы обеспечить горячей водой несколько точек.

Если в доме установлен большой резервуар-хранилище, даже при нескольких одновременно включенных точках водоразбора все будут обеспечены горячей водой

Все накопительные бойлеры можно разделить на 2 большие категории:

прямого нагрева, создающие запас горячей воды при помощи нагревательного элемента – например, электрического ТЭНа;
косвенного нагрева, подогревающие воду уже горячим теплоносителем.

Существуют и другие виды бойлеров – например, обычные накопительные водонагреватели. Но косвенно получать энергию и нагревать воду могут только объемные накопители.

БКН, в отличие от энергозависимого оборудования, работающего на электрическом, газовом или твердом топливе, использует тепло, вырабатываемое котлом. Проще говоря, для его функционирования не нужна дополнительная энергия.

Конструкция БКН. Внутри резервуара находится змеевик – стальной, латунный или медный трубчатый теплообменник, выполняющий функцию нагревательного элемента. Тепло внутри бака сохраняется по принципу термоса

Накопитель легко вписывается в систему ГВС, при этом не вызывает проблем в процессе эксплуатации.

Пользователи видят в использовании БКН немало преимуществ:

агрегат не требует электрического питания и выигрывает с экономической стороны;
горячая вода всегда «наготове», не нужно пропускать холодную и ждать, когда она нагреется;
могут свободно работать несколько точек водораздачи;
стабильная, не падающая в процессе потребления температура воды.

Недостатки тоже имеются: высокая стоимость агрегата и дополнительное место в котельной.

Объем накопительного резервуара выбирают, ориентируясь на количество постоянно проживающих в доме человек. Самые маленькие бойлеры рассчитаны на 2-х потребителей, поэтому при выборе можно отталкиваться от объема в 50 л

По всем характеристикам БКН подходит для того, чтобы его применять в паре с . Более того, это является одним из лучших решений для оборудования системы подготовки горячей воды для частного дома с большим количеством проживающих.

Но котлы бывают разными, поэтому рассмотрим и приемлемые варианты, и те, где могут возникнуть проблемы.

Газовое отопительное оборудование + БКН

На даче для летнего отдыха не обязательно устанавливать сложную систему коммуникаций, тогда как для коттеджа постоянного проживания она просто необходима. Здесь не стоит размышлять, нужен ли дополнительный бойлер для газового котла – безусловно, он окажется очень полезным приобретением, значительно повышающим комфорт проживания в доме.

Произведем обзор основных схем подключения БКН, чтобы предупредить ошибки, возможные при самостоятельном монтаже оборудования.

Схема подключения к 1-контурному котлу

Одноконтурные агрегаты выполняют одну из заявленных производителем функций: либо обеспечивают нагрев воды для ГВС, либо отапливают дом – причем второй вариант в быту применяется гораздо чаще.

Комбинированное решение – 1-контурный газовый котел + БКН – одно из лучших для небольшого коттеджа.

Схема подключения БКН к газовому котлу. Подогрев воды для отопления и горячего водоснабжения происходит синхронно, после чего она распределяется по двум веткам – к радиаторам отопления и бойлеру

Процесс нагревания происходит по следующей схеме:

холодная вода поступает в котел, где нагревается до нужной температуры (например, +80°С) газовой горелкой;
нагретый теплоноситель поступает в контур отопления – к радиаторам – и в теплообменник , т.е. бойлера;
за счет повышения температуры теплообменника вода в бойлере нагревается и при включении кранов водоразбора поступает к потребителю.

При реализации этой схемы газового 1-контурного котла с косвенным бойлером главное значение имеют технические данные – мощность и скорость подачи теплоносителя.

По средним показателям, вода в бойлере, если он предварительно не функционировал, нагревается с нуля до приемлемой температуры за 5-15 минут, то есть ожидание будет длиться недолго. Обычно агрегат находится в рабочем состоянии, поэтому доступ к нагретой воде есть всегда.

Разберем особенности обвязки рассматриваемых устройств.

Для начала необходимо выбрать наиболее удобное место монтажа – чаще всего это котельная, отдельное нежилое помещение. Лучше агрегаты расположить на близком расстоянии друг от друга – так процесс нагрева происходит быстрее, да и материалов расходуется меньше.

Напольный монтаж предполагает такую установку, при которой расстояние до ближайших преград или устройств составляло бы не менее 0,5 м – это потребуется для обслуживания или осмотра агрегата

Обвязка происходит с двух сторон: загрузки и водоснабжения.

На выходе из бойлера рекомендуется установить , компенсирующий тепловое расширение и стабилизирующий работу системы. Все контуры нужно оборудовать шаровыми кранами и обратными клапанами, регулирующими направление потоков теплоносителя.

Не лишней будет и установка фильтров – вода в систему подается разная, а во время аварии может попасть песок или другой мусор, способный загрязнить теплоноситель и вывести из строя технику.

Обязательный элемент – циркулярный насос, обеспечивающий подачу воды под нужным давлением. Его монтируют на трубу между котлом и бойлером, а управляется он одним из способов: или термостатом накопителя, или термодатчиком в котле

С обеих сторон от насоса устанавливают запорные краны. Такой же кран – на входе холодной воды в котел.

На патрубке бойлера устанавливают тройник со сливным краном, и на обоих трубах – запорные краны, чтобы агрегат всегда можно было отрезать от котла для чистки или другого обслуживания. На подаче, перед запорным краном, нужно разместить воздухоотводчик.

Оптимальный вариант – это подключение с помощью трехходового термостатического клапана, который организует выход теплоносителя из котла и разделение его на два потока – в бойлер и отопительный сектор. С его помощью можно регулировать температуру: если для радиаторов подходит нагрев до + 80-90°С, то для теплых полов лучше ограничиться +45°С.

Если нет трехходового клапана, то устанавливают два , один из которых обслуживает БКН, другой предназначен для отопительной ветви.

Схема подключения котла к гелиосистеме. Взаимодействие с солнечным коллектором требует обустройства отдельного замкнутого контура с теплообменником и термодатчиками

Иногда применяют контуры с рециркуляцией теплоносителя – например, для постоянного поддержания полотенцесушителя в «рабочем» состоянии. Нагретая вода циркулирует в замкнутом контуре, не давая трубе остывать. Обязательным элементом является циркуляционный насос, а обратный клапан не нужен. Минус такой системы в летний период – перерасход энергии.

С переходом работы газового котла на «летний режим» отопительный контур просто отсекают – газовая горелка производит нагрев теплоносителя для бойлера. Но есть и другой выход – просто отключить газовый котел и пользоваться только бойлером. Это возможно, если накопитель дополнительно оснащен автономным источником нагрева – ТЭНом.

Два варианта применения с 2-контурным котлом

Владельцев газового отопительного оборудования также интересует, как работает с 2-контурным газовым котлом. Специалисты считают, что взаимодействие агрегатов возможно, но результат зависит от схемы подключения: с одной из них они просто не предназначены для работы друг с другом.

Внедрение бойлера в контур ГВС

Сначала рассмотрим вариант, когда бойлер внедрен в контур ГВС. С гидравлической точки зрения все выглядит правильно. Трехконтактный механический термостат, помещенный в корпус бойлера, при понижении температуры замыкает цепь электропитания насоса.

Тот, в свою очередь, начинает качать воду, которая циркулирует по контуру между двумя теплообменниками: нагревается от газовой горелки, а затем перемещается в змеевик БКН.

Проще говоря, оба аппарата выполняют свои функции: котел перестает отапливать и начинает нагревать воду для ГВС, а бойлер пытается за счет повышенной температуры горячей воды нагреть содержимое своего «хранилища»

Проблема возникает как раз из-за несоответствия температурных параметров. Предположим, что изначально температура заполнения бойлера +15˚С, а рекомендуемая температура нагрева воды в котле +60˚С – больше не позволяет автоматический ограничитель.

Разница между двумя заданными параметрами в 45˚ значительна, поэтому теплообмен в бойлере происходит достаточно интенсивно. Но температура начинает расти, и когда она достигает значения +40˚С, разница уже гораздо меньше – всего 20˚. Соответственно, и теплообмен замедляется.

Не забываем, что вода продолжает циркулировать между двумя устройствами. К газовой горелке котла начинает поступать не 15-градусный теплоноситель из системы ХВС, как это рекомендовано производителем, а 40-, а затем и 50-градусная нагретая жидкость из бойлера.

В результате температура жидкости моментально влетает до +60˚С, срабатывает датчик, горелка отключается, так как запрограммирована на безопасные для потребителей параметры

В бойлере вода начинает остывать – датчик снова включается, и процесс циркуляции возобновляется. И так постоянно. Это приводит к тому, что вода в бойлере не достигает нужной температуры, а остается недостаточно горячей, что не подходит для бытового использования ГВС.

Процесс взаимодействия двух агрегатов мог бы состояться, если бы горелка котла нагревала теплоноситель до +80˚С, но это запрещено инструкцией для защиты пользователей от ожогов.

Еще одна причина, чтобы не использовать БКН и контур ГВС газового котла в паре, кроется в невозможности нагревать воду в бойлере до температуры, превышающей +60˚С. Это связано с санитарными нормами.

Примерно раз в неделю аппарат заполняется горячей водой около 70-75˚С, чтобы в резервуаре не плодилась бактерия легионелла, колонии которой напоминают слизь. Большое количество бактерий в воде приводит к развитию аллергии и других заболеваний

Можно сделать вывод, что всего из-за двух, но существенных причин, схема объединения газового котла и БКН через контур ГВС признана неэффективной и небезопасной. Если у вас уже есть двухконтурный котел, просто пользуйтесь им по прямому назначению: один контур используйте для отопительной системы, второй для ГВС.

Взаимодействие БКН с контуром отопления

Второй вариант – взаимодействие БКН с контуром отопления. Техническое решение отлично работает, если не хватает производительности газового котла, и это единственный эффективный способ подключения БКН к 2-контурному котлу.

Контур ГВС не трогаем, а пользуемся только веткой, отвечающей за отопление – то есть идущей к радиаторам и системе «теплый пол». Трубу, ведущую к бойлеру, необходимо подключить сразу под котлом, после крана

При электронном управлении нужно настроить котел на нагрев воды +70°С – именно такой поступит в бойлер, где и будет происходить дальнейшая регулировка температуры. Термостат, расположенный в бойлере, при понижении температуры будет включать насос, при достижении необходимого значения – выключать.

При механическом управлении газовым котлом все происходит иначе. К термостату котла подключают второй термостат – бойлера, и тогда первым устройством можно управлять с помощью второго. Например, если на втором установить температуру +80°С, то и первый, рабочий, потребует нагрева воды до +80°С, независимо от того, какая температура на нем выставлена.

Когда в бойлере вода нагревается до нужной температуры, второй термостат разрывает цепь, и первый, расположенный на котле, снова становится «главным». Если в этот момент на нем выставлена температура +40°С, то она и снизится до 40.

Как сделать обвязку без ошибок?

Чтобы оба агрегата – и газовый котел, и БКН – работали безотказно и на протяжении всего срока службы, важно правильно , то есть установить группу безопасности и другие элементы.

Галерея изображений

Фото из

Расширительный бак для бойлера

Кран слива для обслуживания

Воздухоотводчик для удаления воздушных пробок

Насос для циркуляции горячей воды

Устанавливая фильтры грубой очистки обязательно уточните его расположение – на корпус нанесена стрелочка, указывающая на направление движения воды.

Вертикально такой фильтр устанавливать нельзя, так как в результате грубые частицы скапливаются в трубе, а не в самом фильтре. Чистку можно будет проводить только промывкой под давлением – так вы сможете запачкать всю котельную.

Расширительный бак нужно устанавливать не отдельно, а между бойлером и обратным клапаном, иначе он окажется бесполезным и не будет выполнять свои функции.

Выводы и полезное видео по теме

Как сделать обвязку 1-контурного котла с БКН:

О нюансах подключения бойлера косвенного нагрева:

Подключение газового котла к БКН на практике:

К установке и подключению бойлера рекомендуем привлечь специалистов, чтобы в дальнейшем не сталкиваться с проблемами отопления или ГВС только из-за неправильной обвязки или отсутствия важных элементов в системе. Не забывайте и про инструкции производителя, в которых часто указываются нюансы работы агрегата с тем или иным устройством.

Газовый котел с бойлером косвенного нагрева – преимущества, принцип действия, установка.

Автономные системы отопления и подогрева воды пользуются заслуженным высоким спросом. Одноконтурный газовый котел с бойлером косвенного нагрева прекрасно справляется с поставленной задачей, являясь при этом простым и безопасным устройством.

Ключевые преимущества

Современный одноконтурный газовый котел включает оборудование, с помощью которого можно обеспечить полную надёжность и безопасность работы. Использование автоматической системы защиты позволяет решить задачи по управлению и безопасности.

Говоря о ключевых преимуществах, которыми обладает водонагреватель косвенного нагрева, необходимо выделить:

Простоту установки, гарантирующую оперативность при решении поставленной задачи;

Экономичность, которая достигается наладочными работами и автоматизацией;

Доступность подключение котлов к системе отопления каскадного типа в рамках одного населенного пункта;

Экологичность по сравнению с котельными, работающими на твердом и жидком топливе.

Принцип действия

Вода в бойлере этого типа нагревается с помощью собственного водонагревателя топочной камеры, который обогревается под воздействием газа, который сгорает, поступая через горелку. Непосредственно от сети отопления установлен обратный трубопровод, который отводит остывший теплоноситель. В свою очередь, прямой трубопровод отводит от теплообменника подогретую воду. Запуск теплоносителя по кругу осуществляется циркуляционным насосом. Как видно, схема максимально проста, однако от этого не менее эффективна.

Если рассматривать одноконтурный котел с бойлером косвенного нагрева с двухконтурным, то его функциональная ограниченность выражается в возможности использовать только для отопления. Также есть возможность подключения к бойлеру. При подборе оборудования для решения конкретной задачи необходимо учитывать ряд особенностей для обеспечения эффективного решения поставленной задачи.

Газовый котел с бойлером косвенного нагрева подразумевает, что система отопления отключается с того момента, как как включен бойлер и до нагрева воды. Поэтому рекомендовано подбирать теплообменник с максимально быстрым нагреванием, что будет служить в качестве защиты труб от перемерзания.

1 — подача холодной воды; 2 — гребенка теплого пола и смесительный узел; 3 — котел одноконтурный; 4 — расширительный бак на отопительный контур; 5 — гидроаккумулятор для бойлера косвенного нагрева; 6 — сбросной клапан на 6 бар; 7 — бойлер косвенного нагрева; 8 — гребенка для отопления; 9 — гребенка водоснабжения; 10 — термостатический клапан.

Выбирая отопительный агрегат по мощности, необходимо принимать в расчёт обогреваемую площадь помещения. И только после определения мощности можно понять, сможет ли котел потянуть систему подогрева.

По мнению специалистов, нормальное функционирование бойлерной установки возможно только при использовании котла с мощностью минимум 24 кВт. При этом нельзя допускать ситуацию, при которой произойдёт образование дефицита мощности котла.

Типы котлов

На сегодняшний день котел с бойлером косвенного нагрева может быть двух типов:

напольный;
настенный.

Более мощными считаются напольные модели, однако под их установку не всегда возможно найти подходящий размер помещения, так как они занимают немало места. Что касается настенных моделей, то они максимально компактны и малогабаритны. Напольный нагреватель обычно выбирают для установки в домах загородного типа, тогда как настенные вполне подойдут для установки в городских условиях.

Устройство обоих вариантов максимально простое и понятное. Современные производители делают все возможное для создания не только функциональных, но и стильных моделей.

На современном рынке представлены производители, каждый год выпускающие новые модели одноконтурных котлов. Большинство из них являются удобными, долговечными и надежными, позволяя с легкостью решать все поставленные перед ними задачи.

Особенности установки

Для правильной установки и подключения бойлера необходимо обратиться к специалистам, которые смогу учесть все нюансы поставленной задачи. Такой подход позволит в дальнейшем избежать проблем с отоплением. У каждого агрегата есть свои нюансы, с которыми сложно разобраться неподготовленному человеку. Профессиональная установка — гарантия полноценной работы оборудования и безопасности проживающих в доме.

Газовые комбинированные котлы для горячей воды и отопления помещений

Уже более 80 лет компания A. O. Smith является лидером в области водяного отопления, заложив основу инноваций, которая продолжается и по сей день. A. O. Smith предлагает энергоэффективные решения для нагрева воды, в том числе комбинированные бойлерные водонагреватели, которые также обеспечивают отопление помещений.

Посмотреть все комбинированные котлы Ресурсы подрядчика

Преимущества комбинированных бойлерных водонагревателей

Универсальное устройство для обогрева воды и помещений
Наша высокая эффективность 95% АФУЭ Комбинированные котлы могут заменить как водонагреватель, так и обогреватель в вашем доме, чтобы сэкономить место, повысить производительность и помочь вам сэкономить деньги на эксплуатационных расходах.
Надежное горячее водоснабжение
Комбинированный котел ProLine ^® XE обеспечивает лучшую в отрасли непрерывную подачу горячей воды благодаря своей высокоэффективной конструкции.
Превосходная эффективность обогрева помещений
Комбинированный котел ProLine ^® XE предлагает до 74 % большую теплопроизводительность, чем другие комбинированные котлы.

Экономия места
Простые в установке и обслуживании комбинированные котлы имеют компактные размеры и настенную конструкцию, что освобождает место в вашем доме.
Денежные сбережения
Комбинированные котлы A.

O. Smith имеют 95% AFUE (Годовая эффективность использования топлива) и Сертификация ENERGY STAR ^® поможет вам сэкономить на счетах за электроэнергию.
Простая установка
Варианты прямой вентиляции до 100 футов обеспечивают гибкость и простоту установки.

Пристальный взгляд

Что такое комбинированный котел?

Комбинированные, или комбинированные, котлы обеспечивают высокоэффективное отопление помещений и горячее водоснабжение (ГВС) при компактных размерах, которые просты в установке и обслуживании. При открытии крана горячей воды поступающая вода проходит через теплообменник. Нагретая котловая вода, подаваемая из жаротрубного теплообменника, в первую очередь нагревает воду для бытовых нужд до заданной температуры. Когда требуется обогрев помещения, переключающий клапан направляет нагретую котловую воду во внешний контур отопления помещения.

remove_circle_outline Каковы основные преимущества комбинированного котла?

Комбинированные котлы сочетают в себе отопление помещений и горячее водоснабжение в одном высокоэффективном устройстве, обеспечивая экономию места. Комбинированный котел ProLine ^® XE может похвастаться лучшей в отрасли подачей горячей воды и до 74 % большей мощностью обогрева помещений по сравнению с другими комбинированными котлами, гарантируя, что вы всегда будете чувствовать себя комфортно. Они также просты в установке и эксплуатации.

add_circle_outline В чем разница между комбинированным котлом и традиционным котлом?

Хотя оба они могут обогревать ваш дом и обеспечивать горячей водой, между ними есть ключевые отличия. Традиционные котлы предназначены в основном для отопления помещений. Горячая вода из котла циркулирует через радиаторы или систему водяного отопления для обогрева окружающего воздуха. Традиционная котловая вода также может использоваться для горячего водоснабжения, направляя воду через отдельный встроенный водонагреватель, прежде чем направлять ее к приспособлению, такому как смеситель или душ. Некоторые традиционные бойлеры совместимы с питьевой водой, но другие требуют дополнительной обработки воды. Комбинированные котлы предназначены для обогрева помещений и воды с помощью одного прибора. Как и проточный водонагреватель, комбинированный котел обеспечивает горячую воду по требованию. Он также может плавно переключаться между нагревом воды и обогревом помещений, чтобы обеспечить наилучшие впечатления.

add_circle_outline Экономит ли комбинированный котел деньги?

Комбинированные котлы высокоэффективны как для отопления помещений, так и для нагрева воды, и они могут способствовать снижению затрат на электроэнергию в вашем доме.

add_circle_outline Энергоэффективны ли комбинированные котлы?

Да! Они сертифицированы ENERGY STAR ^® и имеют рейтинг AFUE 95%. Поскольку комбинированные котлы обеспечивают как пространство, так и нагрев воды, это все равно, что иметь два высокоэффективных прибора в одном. Пролайн

® XE Комбинированный котел также имеет модулирующую систему сгорания с динамическим диапазоном 10:1 для обеспечения высокой эффективности работы даже при снижении потребности в отоплении.

Запросите предложение

у местного специалиста

Водонагреватели A. O. Smith профессионально устанавливаются местными независимыми подрядчиками.

НАЙТИ МЕСТНОГО УСТАНОВЩИКА

Не знаете, какой водонагреватель вам подходит?

Воспользуйтесь нашим инструментом выбора продукта, чтобы выбрать правильную модель для вашего дома.

Помогите мне выбрать

Дополнительные показания

Газовые водонагреватели требуют вентиляции при установке. Узнайте больше о том, как выбрать правильный тип вентиляции для вашего дома.
Узнайте о конфигурациях вентиляционных отверстий keyboard_arrow_right
Подумайте, какой размер водонагревателя лучше всего подходит для ваших нужд. Просмотрите факторы, которые вам необходимо взвесить, прежде чем принимать решение.
Узнайте, почему размер водонагревателя имеет значение keyboard_arrow_right

Как качество вашей воды может повлиять на ваш водонагреватель? Получите советы и дополнительную информацию о жесткости воды, почему это важно и как решить эту проблему.
Узнайте, как качество воды влияет на водонагреватели keyboard_arrow_right
Откройте для себя инновационные конструктивные особенности, которые инженеры A. O. Smith используют, чтобы ваш водонагреватель оставался функциональным и безопасным для повседневного использования.
Узнайте о функциях безопасности водонагревателя keyboard_arrow_right

Ресурсы подрядчика

Руководство по установке
Загрузите нашу инструкцию по установке комбинированного водонагревателя.
Просмотр документа
Руководство по ресурсам
Подберите расход в соответствии с потребностями вашего клиента.
Просмотр документа
Инструмент перекрестных ссылок
Поиск вариантов замены, соответствующих требованиям NAECA.
Использовать инструмент

Поддержка владельца

Основы водогрейных котлов | Консультации — инженер-специалист | Консультации

Цели обучения

Определение основных компонентов котла.
Различать типы водогрейных котлов.
Изучите коды и требования безопасности для водогрейных котлов.

Котлы являются одной из основных систем производства энергии в зданиях, обеспечивая отопление помещений, а также горячее водоснабжение зданий и жильцов. Котлы производят пар или горячую воду для распределения тепловой энергии между зданиями и внутри них.

Паровые и высокотемпературные системы горячего водоснабжения обычно используются на крупных предприятиях, поскольку более высокая энергоемкость позволяет уменьшить размеры оборудования и трубопроводов. Для некоторых коммерческих, медицинских и промышленных объектов пар также может использоваться для других целей, а также для комфортного отопления.

Однако высокое содержание энергии в этих системах приводит к снижению эффективности и увеличению потерь энергии. Эти высокоэнергетические системы также сопряжены с рисками для безопасности, которые требуют специальных строительных требований и навыков эксплуатации. По этой причине системы горячего водоснабжения более экономичны с точки зрения строительства, энергии и эксплуатации для многих небольших систем.

Американское общество инженеров-механиков и Кодекс по котлам и сосудам под давлением, Раздел IV, Правила строительства отопительных котлов, определяют требования к водогрейным и паровым отопительным котлам по сравнению с требованиями к энергетическим котлам, которые используются в основном для выработки электроэнергии. генерация и другие виды промышленного использования. Отопительные котлы производят пар с плотностью менее 15 фунтов на квадратный дюйм или воду с температурой менее 250°F. В этой статье речь пойдет только о водогрейных котлах.

Основы котла

Все котлы состоят из четырех основных компонентов: горелки, камеры сгорания, теплообменника и органов управления.

Горелка: Функция горелки заключается в смешивании воздуха и топлива в оптимальных пропорциях для полного и эффективного сгорания и в качестве источника воспламенения смеси. В жидкотопливных горелках обычно используется горелка с принудительной тягой с распылением топлива с помощью напорной форсунки, воздуха или пара. Газовые горелки могут использовать либо вентилятор с принудительной тягой, либо использовать естественную тягу с подачей газа через ряд отверстий.

Наиболее распространенными видами топлива в современных котлах являются ископаемые виды топлива: природный газ и мазут № 2, поскольку распределение топлива широко доступно, а меры контроля и повышения эффективности были сосредоточены на этих видах топлива из-за их распространенности.

На заре истории котлов твердое топливо было наиболее распространенным, так как оно было наиболее доступным. Уголь и дрова были самыми распространенными. Уголь потерял свою популярность, в основном из-за высокого содержания серы и связанного с этим загрязнения, создаваемого сжиганием. Древесина вновь приобрела некоторую популярность наряду с другими видами топлива из биомассы благодаря своей устойчивости.

Отработанное тепло другого процесса, например, газового двигателя внутреннего сгорания или выхлопа турбины, может использоваться в качестве источника тепла вместо сжигания топлива в котле. Еще одним источником энергии, который может завоевать популярность, является электричество. Горячая вода, вырабатываемая электрическим котлом, не производит на объекте парниковых газов. Там, где электроэнергия может быть получена из 100% возобновляемых источников, электрический котел является теплогенератором с нулевым уровнем выбросов.

Камера сгорания: Для горения необходимы три компонента: топливо, кислород и тепло. Все три из них должны контролироваться для эффективного управления котлом. Скорость подачи топлива регулируется в соответствии с требованиями процесса для поддержания температуры котла. Скорость кислорода, как компонента воздуха, регулируется для обеспечения полного стехиометрического сгорания топлива. Слишком мало воздуха и не все топливо не сгорает, что приводит к загрязнению, в том числе опасным угарным газом и трате топлива. При подаче избыточного воздуха энергия тратится впустую, так как избыточный воздух отнимает тепло у пламени.

Высокие температуры пламени также вызывают реакцию азота с кислородом и образование оксидов азота, обычно называемых NO _x . Температуру пламени можно контролировать путем рециркуляции части дымовых газов и смешивания их с поступающим для горения воздухом, что снижает доступ кислорода для процесса горения. Рециркулирующий газ не отбирает тепло у процесса сгорания, потому что он уже горячий. Тепло подается для инициирования горения посредством искры и/или пилотного пламени. Горение обычно является самоподдерживающимся после того, как оно установлено.

Этот процесс горения обычно происходит в камере сгорания котла. Эту часть котла часто также называют топкой. Стенки камеры сгорания также являются поверхностями теплообменника для котлов с внутренним нагревом. Излучение является основным способом передачи тепла от пламени к воде в этой части котла. Источником тепла также может быть источник вне котла. Тепло от турбины внутреннего сгорания или отработанное тепло технологического процесса можно направить в котел. Это примеры внешних источников тепла.

Теплообменник: После конца зоны пламени горячие продукты сгорания и неизрасходованные части воздуха проходят через более узкие теплообменные каналы, а тепло передается путем конвекции и теплопроводности.

Теплообменники в котлах бывают трех основных конфигураций: водотрубные, жаротрубные и чугунные секционные.

Водотрубный котел – это котел, в котором нагреваемая жидкость проходит по ряду труб или труб, а дымовые газы выходят за пределы труб. Тепло от продуктов сгорания проходит через металлические стенки трубы. Большие водотрубные котлы изготавливаются из черных металлов.

Традиционно для котлов большой мощности использовались водотрубные котлы, однако с появлением маломассовых и конденсационных котлов водотрубная конфигурация стала более распространенной для котлов малой мощности. Водяные трубы для этих небольших котлов изготовлены из устойчивого к коррозии материала.

Жаротрубные котлы имеют трубы большого диаметра, расположенные в большом барабане. По этим трубам проходят дымовые газы, нагревая воду в большом барабане. Жаровые трубы обычно располагаются горизонтально. Котлы также могут быть расположены вертикально для уменьшения занимаемой площади. При конденсации вертикальная конфигурация также упрощает дренаж сконденсировавшихся дымовых газов.

Жаротрубные котлы классифицируются по количеству проходов горения и продуктов горения. Первый проход состоит из цилиндрической топки большого диаметра. Горячие газы совершают поворот на 180 градусов за секунду, проходя через серию меньших трубок. Газы снова поворачиваются на 180 градусов; как правило, третий проход имеет трубы меньшего диаметра, но больше труб, чем второй проход. Наиболее распространены трех- или четырехходовые котлы.

Горизонтальный котел с четным количеством проходов будет иметь соединение дымохода ближе к передней части котла, а при нечетном количестве проходов дымоход будет сзади. Задняя часть котла имеет дверцу с огнеупорной футеровкой (сухая задняя часть) или заполненную водой (мокрая задняя часть). Мокрый котел сложнее сконструировать и требует дополнительных уплотнений, поэтому он дороже, но увеличенная площадь теплопередачи повышает эффективность. Жаротрубные котлы изготавливаются из черных металлов.

Чугунные секционные котлы состоят из модульных чугунных секций. Камера сгорания расположена в котле низко и окружена водяными каналами. Горячие дымовые газы обычно поднимаются вверх и к передней части котла, а затем назад к задней части, аналогично трехходовому жаротрубному котлу, но вместо газов, проходящих по трубам, газы проходят через расширенные поверхностные газовые каналы снаружи. отливок. Вода содержится внутри отливок. Каждая литая секция соединяется с соседней секцией коническими соединителями, которые сжимаются при соединении секций болтами.

Чугунный секционный котел имеет несколько преимуществ. Чугунный материал более устойчив к коррозии, чем сталь, используемая в водотрубных и жаротрубных котлах. Котел можно перемещать на место по одной секции через двери или окна здания. Благодаря модульной конструкции мощность котла можно регулировать, изменяя количество используемых чугунных секций.

Органы управления котлом

Для безопасной и эффективной работы всех котлов требуется контроль трех основных элементов: потока воды, потока воздуха и потока топлива. Поверхности теплообмена водогрейных котлов должны соприкасаться с водой во избежание перегрева поверхности теплообмена. Для этого необходимы датчики низкого уровня воды.

Топливо и воздух регулируются совместно, но количество подаваемого топлива зависит от теплового входа, необходимого для контроля температуры котла. Затем воздух контролируется для оптимизации процесса горения.

Код модели для водогрейных котлов соответствует разделу IV Кодекса ASME BPV. В этом коде перечислены шесть функций безопасности, которые должен иметь каждый водогрейный котел:

Манометр или датчик высоты. Этот манометр помогает оператору определить, правильно ли заполнен котел водой и работает ли компенсация расширения в системе.
Термометр. Это также позволяет оператору определить правильную работу котла и подтвердить работу необходимых регуляторов температуры.
Два регулятора температуры. Если котел зажигается автоматически, первый считается рабочим органом управления. Во-вторых, это защитное отключение по верхнему пределу. В большинстве юрисдикций требуется, чтобы контроль верхнего предела был оснащен переключателем ручного сброса.
Автоматическая отсечка топлива при малой воде. В большинстве юрисдикций требуется отключение подачи топлива при низком уровне воды с помощью переключателя ручного сброса. Второй выключатель низкого уровня воды требуется, если котел запускается автоматически и имеет тепловложение более 400 000 БТЕ/час. Этот переключатель расположен выше нижнего предела безопасности и останавливает горелку в случае низкого уровня воды и может разрешить повторный запуск котла после восстановления уровня воды. Маломассивные водотрубные котлы часто также требуют подтверждения прохождения воды через котлы. Из-за их малой массы перегрев происходит почти мгновенно, если поток воды остановлен.
Приспособления для теплового расширения. Вода расширяется при нагревании, что приводит к повышению давления в системе. Система теплового расширения дает этому увеличенному объему воды место для использования.
Предохранительный клапан. В дополнение к системе теплового расширения требуется предохранительный клапан. Этот клапан сработает, если расширительная система выйдет из строя или котел отключится от системы и случайно загорится. Предохранительный клапан подключается напрямую к котлу без запорных клапанов. Клапан установлен ниже номинального давления как котла, так и любых других компонентов системы. Размер клапана должен предотвращать превышение расчетного давления котла в случае блокировки потока воды от выхода из входного и выходного трубопровода и горелки на полном огне. Рейтинг предохранительного клапана включает в себя как давление сброса, так и расход топлива в БТЕ для котла.

Конденсационные котлы

Чтобы увеличить КПД котла выше порогового значения 85 %, дымовые газы должны конденсироваться на поверхности теплообмена. Эффективность этих конденсационных котлов значительно повышается как за счет пониженной допустимой температуры воды, что улучшает среднелогарифмическую разность температур механизма теплопередачи, так и за счет рекуперации скрытой теплоты парообразования от сгорания топлива. КПД конденсационных котлов может достигать 95-95%.8%.

Конденсация допускается при использовании металлов, таких как медь, алюминий или нержавеющая сталь и даже некоторых специальных чугунов. Производители и исследователи также экспериментировали с керамикой и другими композитными материалами. В конденсационных установках содержание загрязняющих веществ в топливе, особенно серы, должно быть сведено к минимуму. Поэтому в качестве источника топлива чаще всего используется природный газ, но для некоторых котлов разрешено использовать мазут со сверхнизким содержанием серы.

Благодаря высокой энергоэффективности и улучшенной конструкции низкотемпературных водогрейных котлов популярность конденсационных котлов растет.

Коррозия в котлах

Коррозия в котлах является основной причиной отказа котлов. Коррозия возникает как со стороны воды, так и со стороны огня. Коррозия со стороны воды вызывается кислородом в воде. В плотно закрытой системе обработка воды практически не требуется, поскольку кислород поглощается по мере того, как трубопровод ржавеет, но прекращается, как только весь кислород потребляется. В больших и/или негерметичных системах, где постоянно требуется подпиточная вода, коррозию со стороны воды можно контролировать, регулируя кислотность, щелочность и содержание кислорода путем добавления химикатов. Часто добавляют биоциды и ингибиторы накипи.

Химический состав воды обычно проверяется и регулируется вручную, поскольку для системы горячего водоснабжения требуется гораздо меньше подпиточной воды, чем для паровой системы. Коррозия со стороны дымохода возникает из-за конденсации дымовых газов на поверхности теплопередачи или в дымоходе. Конденсат из дымохода может попасть в котел и вызвать эту коррозию. Эта конденсация очень кислая из-за серы в топливе и хлоридов в атмосфере. Когда эти соединения конденсируются, они соединяются с водяным паром в дымовых газах и образуют сильные кислоты.

Самый простой способ контролировать эту конденсацию – поддерживать температуру дымовых газов и прилегающих поверхностей выше точки росы дымовых газов. Это требует, чтобы температура дымовых газов оставалась выше 350°F. Температура означает, что максимально достижимая эффективность котла находится в диапазоне от низких до средних 80%.

Коды котлов, требования

Зазоры спереди, сзади, по бокам и сверху котлов для эксплуатации, обслуживания и проверки должны соответствовать требованиям юрисдикции. Если юрисдикционных требований не существует, то должны быть соблюдены требования производителя котла. Инженер-разработчик должен позаботиться об определении этих требований.

Зачастую эти требования отсутствуют в строительных нормах и правилах, но регулируются другими ведомствами. Например, в Нью-Йорке Министерство труда определяет многие из перечисленных выше параметров и дополнительные требования, такие как лестницы для доступа к верхней части котлов.

Основными нормами, регулирующими управление котлами, являются ASME CSD-18 «Управление и устройства безопасности для автоматических котлов» и NFPA 85: Код опасности для котлов и систем сжигания. CSD-1 применяется к котлам мощностью до 12 500 000 БТЕ/час. Многие местные и международные кодексы включают части этих двух кодексов в свои формулировки. Следующее обсуждение освещает некоторые из требований, содержащихся в кодексах. См. коды исключений и, в некоторых случаях, более строгих требований, чем описано здесь.

Часто упускаемые из виду требования к системе управления котлом – это требования к подключению внешних устройств, не предусмотренных изготовителем. Одним из них является требование блокировки котлов источником воздуха для горения. Впускные заслонки или вентиляторы воздуха для горения не являются неотъемлемыми компонентами органов управления, которые часто поставляются производителем горелки. Еще одним внешним элементом управления является выключатель дистанционного отключения. Это требование определено в CSD-1 CE-110 (b). Эти элементы, внешние по отношению к органам управления горелкой/котлом, требуют, чтобы инженер-разработчик включил эти требования к интерфейсу в проектную документацию.

Водогрейные котлы имеют ряд преимуществ перед котлами большей мощности в небольших системах. Конденсационные котлы стали наиболее часто устанавливаемыми котлами в новых установках, где вся система спроектирована так, чтобы использовать преимущества повышенной эффективности, обеспечиваемой более низкими температурами воды. Более низкая сложность водогрейных котлов и систем горячего водоснабжения имеет проверенную историю безопасной, надежной и эффективной работы при правильной установке и обслуживании и может сэкономить затраты владельцев в течение срока службы системы.