Устройство котельной

11. Котлы бывают: газовые, электрические, твердотопливные и дизельные. Газовые котлы  наиболее распространённые и экономичные в эксплуатации (ввиду дешёвой цены на газ). Электрические котлы, как правило, небольшой мощности (от 6 до 12 кВт), не выделяют дыма (не нужен дымоход), при этом самые затратные  в эксплуатации, отопление электричеством в 8 раз дороже, чем газом, к тому же эти котлы тратят электричество, отнимая значительную часть мощности (кВт) выделенной на дом! Электрический котёл можно испо­льзовать как дополнение к основному источнику нагрева. Твердотопливные котлы  работают на пеллетах, дровах, угле; они требуют время от времени подбрасывать топливо в котёл (раз в несколько часов). Дизельные котлы, соответственно, работают на жидком топливе (солярка, керосин, мазут). Главный их недостаток – это едкий и пахучий дым, выделяемый при сгорании топлива (все знакомы с выхлопными газами от автомобилей).

Газовые котлы  имеют низкую температуру уходящих газов 120-200°С; для сравнения, у твердотопливных котлов она может доходить до 600°С; важный нюанс, при сжигании куба природного газа образуется 1,6 кг водяного пара на 10 кубов дымовых газов! К примеру, в помещениях (даже таких влажных, как ванная комната) куб воздуха содержит только 0,01-0,04 кг влаги. Поэтому, если дымовые газы, проходя по дымоходу, охладятся до 60°С (точка росы), то вся эта влага начнёт конденсироваться и стекать по стенкам дымохода, а у оголовка трубы нарастать коркой льда. На охлаждение дымовых газов влияют объём дымовых газов и сечение дымохода. Чем больше объём дымовых газов и меньше сечение трубы, тем сильнее напор, быстрее движение газов по дымоходу, и тем меньше тепла дымовые газы успевают рассеять. Чем меньше площадь стенок дымохода (зависит от сечения и высоты трубы), тем меньше тепла поглотят стенки дымохода; при этом, стенки из кирпича имеют очень большую теплоёмкость и коэффициент теплоусвоения (9-10 Вт/м2°С), и если их не изолировать утеплителем и гильзой, то они будут поглощать значитель­ную часть тепла дымовых газов. С одной стороны, это хорошо, тепло пойдёт в стены и будет прогревать дом. С другой стороны, газы не должны охладиться до точки росы. Коэффициент теплоотдачи воздуха для условий свободной конвекции: 5-25 Вт/м2°С. Объём дымовых газов газового котла: 20-40 м3/час; у кирпичной печи на дровах: 70-100 м3/час. Мы рекомендуем выкладывать дымоход из кирпича и ставить в него гильзу из нержавеющей стали, а полости на всю высоту трубы затыкать минватой. Стальная (гладкая, круглая) гильза в разы улучшит тягу, защитит кирпичные стенки дымохода от едких веществ из дыма (особенно важно для котлов на солярке), «отсечёт» запахи от дымовых газов; а минвата уменьшит теплоотдачу в кирпичные стены, к тому же, повы­сит пожаробезопасность. Единственный недостаток:  если перестать топить котёл, то гильза промёрзнет на всю длину, на её стенках выпадет конденсат, намокнет минвата (дымоход можно заново протопить, минвата высохнет).

Для котлов мощностью до 40 кВт стандартного кирпичного канала сечением 14 см достаточно, чтобы разместить трубу нужного диаметра. Необходимый диаметр дымохода вычисляется по формуле, при этом он должен соответство­вать выхлопному патрубку котла (у твердотопливных котлов диаметр выхлоп­ного патрубка обычно больше, чем у газовых).

Пару слов про пиролизные котлы длительного горения (они же «газогене­раторные»). Работают на твёрдом топливе (дрова, опилочные брикеты). Сог­ласно описанию, в таком котле: дрова тлеют  без доступа кислорода, а резу­льтаты тления догорают  в другой камере (в которую подаётся воздух). Вот пример такого котла. Основной плюс – увеличенное время горения топлива: заявлено для дров (5-13 часов), для брикетов (10-35 часов)… ДАВАЙТЕ ПОСЧИ­ТАЕМ… Теплотворная способность 1 кг дров около 2,3 кВт. Скажем, на улице -25°С. Теплопотери дома общей площадью 150 м2 порядка 13,5 кВт*ч. Нам потребуется: 13,5 / 2,3 / 0,85 (КПД котла 85%) = 6,9 кг дров в час. У модели выше допустимый вес загружаемых поленьев 39 кг. Таким образом, закладки дров хватит на 5,5 часов... Большой недостаток пиролизных котлов: для эффективной работы такого котла нужны очень сухие  дрова (влажностью не более 15%). Чтобы получить такие дрова, они должны сохнуть 2 года (нужно держать двойной запас дров, примерно 50-60 кубов)! И купить такие дрова в наших реалиях невозмож­но (купишь обычные сырые дрова). Либо применять топливные брикеты (евродрова), цена ~10 руб/кг, в сравнении с дровами ~2 руб/кг... Другой серьёзный недостаток... Если у нас обычная массивная кир­пичная печь, то мы раскочегарили топку, дождались когда печь как следует протопится, дрова сгорят, зольник (приток воздуха) прикрыли, и в печи мед­ленно тлеют угли. Всё тепло скопилось в массиве кирпича, и постепенно от­даётся в дом. А весь дым (со всей влагой) уже вышел в трубу. Если же у нас котёл длительного горения, то горение закладки растягивается на 8-12 часов. Мы получаем низкую температуру и небольшой объём дымовых газов (даже меньше, чем в газовом котле). При этом, точка росы у дров начинается раньше (при 70-75°С). Большой риск конденсации  влаги в трубе и появления обратной тяги. Компенсируется это тем, что зимой топят сильнее (как следствие, выше температура дымовых газов, и больше их объём), а летом на улице тепло (дымовые газы охлаждаются не так сильно по мере движения в трубе).

В пару к обычному твердотопливному котлу отлично идёт теплоаккумулятор (ёмкость 1 м3 воды), позволяющий аккумулировать избыточное тепло от рас­топки и продлевать время между закладками. Однако требуется котёл помощ­нее (~50-60 кВт) и топка побольше (топка котла 30 кВт вмещает ~21 кг дров, теплоотдача такой закладки ~50 кВт). Теплоаккумулятор стоит денег (1 м3 ~ 60.000 руб.) не считая доставки, монтажа, дополнительных труб, фитингов, и пр. Занимает место ~1,5 м2. Ухудшает естественную циркуляцию воды. Чтобы прогреть 500 литров воды с 0 до +95°С требуется ~55 кВт (это максимальный объём тепла, дальше вода вскипит; на нагрев требуется 2,5 часа работы котла мощностью 20 кВт). Также, есть объём воды в бойлере (100-150 литров; нагре­вается до +55°С) и в системе отопления (~100 литров; нагревается до +50°С). Котёл мощностью 20 кВт нагреет такой объём воды (250 литров) за ~1,5 часа. Таким образом, можно рассчитать необходимую мощность котла, объём тепло­аккумулятора и режим закладки дров, чтобы вода в системе не вскипела.

Нужно не забывать, что теплоаккумулятором также являются перекрытия и стены дома. Допустим, у нас 2-х этажный дом 10х10 м. Если на улице -25°С, такой дом те­ряет примерно 14,5 кВт*ч (зависит от материала стен, толщины материала/утеплителя). Чтобы снизилась температура дома на один градус кирпичные  стены (толщ. 38 см) и ж/б перекрытия должны потерять примерно 90 кВт, газобетонные  стены (толщ. 40 см) и ж/б перекрытия примерно 47 кВт, брусовые  стены (толщ. 15 см) и деревянные перекрытия примерно 30 кВт. Та­ким образом, за холодную ночь (8-9 часов -25°С) кирпичный  дом охладится на 1,5 градуса; газобетонный  на 3 градуса; брусовый  на 4-5 градусов. Это при отсутствии теплоаккумулятора. В общем, без него можно и обойтись. Исполь­зовать котёл с автоматическим регулятором тяги  (заложить дров под «заявку» и вывести котёл в режим длительного горения, чтобы теплоноситель не вски­пел). Есть модели с энергоНЕзависимым терморегулятором.

Иллюстрации к тексту: