Котёл отопительный (схема). из английской Википедии
Котёл отопительный — это устройство на основе закрытого сосуда, в котором теплоноситель (чаще всего вода или пар (Паровой котёл)) нагревается до заданной температуры и служит для обеспечения потребителей теплом и (или) горячей водой.
Котлы водогрейные (жаротрубные), гранульные (твёрдотопливные) работают исключительно на древесных топливных гранулах (пеллетах). В топочной камере гранульного котла снимается примерно 30 % мощности, а в конвективной примерно 70 % мощности Выпускаются также и адаптированные для сжигания гранул универсальные водогрейные котлы (котлы «утилизаторы») с КПД менее 80 %.
Котлы утилизаторы
Котлы водогрейные (жаротрубные), работают на обычных дровах, мусоре, листьях и прочих твердых органических отходах. Применяются для сжигания прессованной соломы. Диапазон мощностей существующих котлов от 30 КВт до 2 МВт, но КПД невысокий в связи с тем, что в сжигается топливо с различными параметрами.
Котлы отопления газовые
Газовые котлы отопления работают на природном газе или, при конструктивных возможностях, на сжиженном газе.
Газовые котлы — самый распространенный тип котлов как в России, так и во всем мире. Примерно половина всех продаваемых котлов — газовые котлы. В этом нет ничего странного, ведь газ — это самое дешевое топливо на сегодняшний день.
По месту монтажа различают два вида котлов — настенные газовые котлы и напольные.
Все напольные газовые котлы можно разделить на две основные группы: с атмосферными и с наддувными (иногда их называют сменными, вентиляторными, навесными) горелками. Атмосферные горелки — проще по конструкции и дешевле, работают тише. Котлы с наддувными горелками обладают большим КПД и стоят при этом значительно дороже. Котлы для работы с наддувными горелками позволяют установить горелку, работающую как на газе, так и на жидком топливе.
Настенные газовые котлы — это, как правило, довольно компактные и, соответственно, малые по мощности (до 30 кВт), но с довольно высоким КПД газовые котлы. Настенные котлы отопления также бывают с естественной тягой, в связи с наличием открытой камеры сгорания, а также котлы с закрытой камерой, то есть с принудительным отводом продуктов сгорания.
Напольные и настенные газовые котлы принято различать на следующие основные виды:
Одноконтурные газовые котлы;
Двухконтурные газовые котлы;
Одноконтурные газовые котлы используют только для отопления помещений. Двухконтурные котлы, кроме этого, также для отопления и организации горячего водоснабжения.
Недавно появился новый тип газовых котлов — конденсационные котлы. Своим названием это оборудование обязано способности отбирать из продуктов сгорания <скрытую> теплоту, получаемую конденсацией содержащихся в них водяных паров. Использование этой, обычно уходящей вместе с дымовыми газами, теплоты позволяет котлу достигать среднего за отопительный период условного КПД 107—109 %.
Принцип работы
В дымовых газах содержится большое количество водяных паров. В конденсационном котле эти пары охлаждаются в теплообменнике теплоносителем из обратной линии системы отопления. Водяные пары конденсируются, и скрытая теплота конденсации передается теплоносителю из обратной линии системы отопления, добавляясь к теплоте, полученной от сгорания топлива. Таким образом, достигается КПД выше 100 % для низшей теплоты сгорания, что дает ощутимую экономию топлива. При таком процессе сгорания газа выброс загрязняющих веществ в атмосферу — минимальный. Известно, что чем ниже температура отопительной системы, тем больше возможность использования конденсационного принципа. При эксплуатации конденсационного котла в рабочем режиме температур 80/60 'C происходит минимальная конденсация водяного пара и эффективность котла составляет примерно 98 %. При этом разница эффективности по сравнению с классическим котлом (92 %) не так велика. Иная ситуация будет при снижении температур отопительной системы, к примеру до 50/30 'C. Тогда в полной мере будет использован конденсационный режим котла, происходит значительная конденсация водяного пара и эффективность достигает 107—109 %.
Процесс нагрева теплоносителя в электроводонагревателе электродного типа происходит за счет омического нагрева, то есть процесс нагрева теплоносителя идет напрямую, без «посредника» (например, ТЭНа). При этом явления электролиза не наблюдается, так как катод и анод постоянно меняются местами с частотой электрической сети.
Достоинства электродных котлов:
Отсутствие воды в котле во включённом состоянии (сухой ход) не приводит к каким либо последствиям и выходу его из строя в виду отсутствия нагрева воды.
Отложение накипи на электродах котла всего лишь снижает его мощность и не приводит к разрушению электродов.
Электродные котлы обычно более компактные, чем ТЭНовые.
Недостатки электродных котлов:
Электрический ток пропускается непосредственно через теплоноситель, что значительно повышает риск поражения током, а вследствие огромных токов утечки делает невозможным применение совместно с таким котлом УЗО (устройство защитного отключения).
По этой же причине происходит электролиз теплоносителя, приводящий со временем к значительному изменению его химического состава, а соответственно к изменению электропроводности. Также электролиз приводит к выделению электролизных газов, приводящих к завоздушиванию системы.
Выделяемые электролизные газы в зависимости от состава теплоносителя могут быть ядовитыми.
Требуется тщательная водоподготовка теплоносителя по электропроводности.
Мощность электрокотла не постоянна и сильно зависит от температуры теплоносителя в системе, причём с ростом температуры теплоносителя — растёт его электропроводность и потребляемая мощность, таким образом при первоначальном пуске системы в холодное время года — мощности котла для прогрева может не хватить. Увеличение электропроводности теплоносителя до необходимого уровня при низких температурах может привести к тому, что после прогрева системы она может возрасти на столько, что приведёт к значительной перегрузке и аварии в питающей электросети, а также выходу из строя управляющей котлом силовой аппаратуы.
Этот же эффект (повышение электропроводности теплоносителя с ростом температуры) иногда приводит к электродуговому пробою межэлектродного расстояния (фактически КЗ) с огромным броском тока в питающей сети и как следствие — множественным выходом из строя различной аппаратуры, включенной в эту сеть.
Непригодны для использования обычных тосолов, антифризов и дистиллированной воды в качестве теплоносителя.
Невозможно использовать для горячего водоснабжения по одноконтурной схеме.
Без значительного усложнения конструкции невозможно осуществить ступенчатое или плавное регулирование мощности, что приводит к большим броскам напряжения в питающей сети при включении и выключении котла. Особенно это заметно на котлах большой мощности.
Требуют квалифицированного обслуживания, специфических знаний по электропроводности воды, необходим постоянный контроль потребляемого тока.
Незамерзающий теплоноситель для электродных котлов дорог и не всегда доступен.
ТЭНовые котлы
Работа этих котлов основана на передаче тепловой энергии от электрического ТЭНа теплоносителю (вода).
Достоинства ТЭНовых котлов:
Тэны в котле не имеют электрической связи с теплоносителем, в связи с этим он гораздо более электробезопасен, практически отсутствуют токи утечки, что позволяет совместно с котлом устанавливать УЗО (устройство защитного отключения).
Мощность всегда постоянна и не зависит от используемого теплоносителя и его температуры. Она может меняться только в пределах изменения напряжения в питающей электросети.
Легко осуществлять ступенчатое или плавное регулирование мощности, что позволяет минимизировать броски напряжения в питающей сети при включении и выключении котла.
Котлы могут работать на обычном тосоле, антифризе, воде и не требуют водоподготовки по электропроводности.
Выход из строя одного ТЭНа обычно не влечет за собой остановки всего котла.
Могут быть использованы для горячего водоснабжения по одноконтурной схеме.
Котлы могут работать на перегретой воде, при этом температура перегретой воды определяется только давлением, на которое рассчитан корпус котла.
Обслуживание ТЭНовых котлов не требует специфических знаний по электропроводности воды.
Недостатки ТЭНовых котлов:
ТЭН (Трубчатый ЭлектроНагреватель) имеет ограниченный ресурс и может перегореть, поэтому при выборе котла следует обращать внимание на возможность замены ТЭНов.
Отложение накипи на ТЭНах значительно ухудшает их охлаждение и приводит к преждевременному выходу их из строя, поэтому желательно принять меры для снижения жёсткости залитой в систему воды. Идеальный случай — это применение дистиллированной воды.
В случае работы без воды (сухой ход) возможен выход из строя ТЭНов. Это возможно в случае отказа или сбоя в работе системы управления котлом, поэтому при покупке электрокотла нужно убедиться, что блок или схема управления эти котлом имеет в своём составе дополнительные цепи и устройства защиты от возникновения аварийных ситуаций, дублирующие основные!
Цена на ТЭНовые котлы выше, чем на электродные.
Индукционные котлы
Принцип индукционного нагрева основан на явлении электромагнитной индукции — создание индуцированного тока переменным магнитным полем. Установка индукционного нагрева имеет конструкцию сходную с трансформатором, состоящем из двух контуров. Первичный контур — магнитная система, вторичный контур — теплообменное устройство или ТВЭЛ (тепловыделяющий элемент). Под воздействием переменного магнитного поля, создаваемого магнитной системой, в металле теплообменного устройства индуцируются токи, вызывающие его нагрев. Тепло от нагретых поверхностей теплообменного устройства передается нагреваемой среде.
Достоинства индукционных котлов:
Принципиальное отсутствие нагревательных элементов, что исключает возможность выхода из строя самого котла.
Полное отсутствие разъёмных соединений в конструкции, что исключает вероятность возникновения течи.
Значительное снижение склонности к образованию накипи.
Высокая электробезопасность.
Возможность изготовления котла практически на любые температуры и давления, что особенно важно для технологических применений.
Возможность работы практически с любыми теплоносителями.
Возможность изготовления котлов для непосредственной работы от сети с напряжением до 6-10 кВ., в том числе постоянного тока что в принципе невозможно или крайне затруднительно для других типов котлов.
Недостатки индукционных котлов:
Высокая стоимость, сравнительно с ТЭНовыми и электродными (из-за ВЧ преобразователя)
