Устройство, принцип и особенности работы газового котла отопления

Что требуется для работы котельной?

Наибольшей популярностью на территории России пользуются газовые котельные. Связано это с дешевизной и доступностью топлива: газифицированными у нас являются практически все районы, кроме новых и совсем глухих. С газом в нашей стране знакомы все: на нём работают самые банальные бытовые плиты.

Однако в котельной давление газа намного выше — в среднем, для отапливания жилого дома используется давление до 5кПа, а для котельной — до 0,3МПа.

Второй важный элемент котельной — это вода, однако требования к ней предъявляются весьма специфические. Чтобы установка работала как нужно, воды требуется много, причем она должна быть очень мягкой. Очищается жидкость при помощи фильтров, которые обновляются постоянно, поскольку вода через них проходит безостановочно.

Из отфильтрованной воды затем удаляется кислород: работать с насыщенной кислородом водой котел не может. Для его удаления применяются специальные устройства деаэраторы, «пастеризующие» воду, которая затем доставляется до котла.

Естественно, все процессы не могут происходить в котельной самостоятельно, под воздействием собственных сил. Для нагнетания воздуха котлу требуется центробежный вентилятор, для удаления продуктов горения — дымосос, для откачивания воды — насосы. Всевозможное дополнительное оборудование помогает проконтролировать работу систем, обезопасить котельную, снизить риски. Любая современная котельная, будь она автономной или централизованной, также требует комплекса аварийных устройств. И все это потребляет электричество.

Кроме того, любая котельная оснащается радиаторами и трубами, из которых состоят теплотрассы: иногда расстояние от котла до отапливаемого объекта может быть очень большим.

Достоинства и недостатки автономной котельной

Итак, вы раздумываете над возможностью установки собственной котельной, которая бы обогревала весь многоквартирный дом и подавала горячую воду в каждую из квартир. О каких достоинствах и недостатках вам следует знать, чтобы принять верное решение, которое не заставит вас раскаиваться в будущем?

Схема отопительной системы в многоквартирном доме

Для начала стоит рассказать о недостатках, так как их значительно меньше.

1. Высокая изначальная стоимость проекта – закупка самого оборудования, его монтаж и подведение коммуникаций к каждой из квартир. Да, изначально каждому из владельцев квартиры в доме придется вложить немалую сумму, чтобы коллектив жильцов смог совершить столь дорогостоящую покупку. Многие из владельцев могут просто отказаться от столь значимой траты, хоть и разовой.
2. Необходимость поддержания всей системы в рабочем положении. Если при подключении к теплоцентрали все обязанности по обслуживанию оборудования ложатся на плечи специалистов компании, предоставляющей услуги, то теперь при любой поломке решать проблему придется своими силами. А значит, нужно будет нанимать специалистов, которые будут проводить регулярный осмотр техники, а при выявлении поломок – чинить их. Это может доставить лишние хлопоты и финансовые затраты.
   

На этом основные недостатки автономной котельной исчерпываются. Конечно, они весьма значимы, из-за чего сегодня далеко не в каждом доме установлена мини-котельная. Но все же количество таких мини котельных стремительно растет. Почему? Из-за приведенных ниже достоинств автономного отопления.

1. Полная независимость от городских монополистов в ЖКХ. Всем прекрасно известно, что в каждом городе существует всего одна компания, предоставляющая услуги по отоплению и подаче горячей воды в жилые многоквартирные дома. И они могут практически неконтролируемо повышать стоимость своих услуг. Если же вы устанавливаете собственную котельную, то у монополистов больше не будет рычагов давления на вас.
2. Сведение теплопотерь к минимуму. Как показывает практика, проходя через многокилометровые теплотрассы, теплоноситель (горячая вода) теряет до 30% полученного тепла (в зависимости от удаленности от городской ктельной).
   
   Пример теплопотерь в многоквартирном домеА за это тепло вынуждены платить также конечные потребители. В автономных же отопительных системах теплопотери измеряются долями процентов. Так что уже за счет этого оплата снижается на треть.
3. Котельная, отапливающая один дом, а не тысячи, легко настраивается. Если в квартирах становится слишком жарко, можно легко уменьшить расход топлива, а в морозные дни – увеличить. Благодаря этому температура в помещениях всегда будет оптимальной, устраивающей каждого из обитателей. Не придется проветривать помещения, снижая температуру и вместе с тем выпуская на улицу тепло, за которое заплачены немалые деньги. Но в то же время не придется пользоваться дополнительными источниками тепла (электрическими нагревателями), чтобы поддерживать достаточно высокую температуру в квартире.
   
4. Чтобы котельная многоквартирного жилого дома содержалась в идеальном порядке, достаточно нанять одного диспетчера, следящего за показаниями всех приборов, а также одного-двух приходящих наладчиков, которые задействуются только при обнаружении поломок. Если же ваш дом подключен к городской теплотрассе, вам придется оплачивать услуги не только десятков (или даже сотен) рядовых монтажников, но и сотен бухгалтеров, директоров, их заместителей, секретарей, водителей и многих других. На этом также экономятся немалые деньги.
5. В большинстве случаев отопление домов, подключенных к городской теплоцентрали, начинается с 15 октября и заканчивается к 15 апреля. И даже если осень и весна выдаются необычно холодными или теплыми для данной местности, сменять даты начала и конца отопительного сезона никто не будет.
   
   Поэтому в межсезонье в квартирах нередко бывает слишком жарко или слишком холодно. Наличие автономной котельной позволяет включать и отключать отопление именно тогда, когда это необходимо. Чаще всего такие решения принимаются советом жильцов дома. Конечно, это позволяет не только сократить расходы на отопление, но и поддерживать оптимальную температуру в помещениях, независимо от температуры за стенами дома.

Какой же вывод можно сделать из всего вышесказанного?

Автономная котельная нуждается в большем внимании и постоянном уходе со стороны жильцов или специально нанятых специалистов.

Зато она позволяет ежемесячно экономить немалые деньги. Поэтому все первоначальные затраты довольно быстро будут компенсированы, и совсем скоро вы заметите, что у вас появились свободные деньги, которые раньше уходили на оплату счетов за коммунальные услуги.

Почему крышные котельные более популярны

По приведенным выше причинам большей популярностью пользуются крышные котельные для многоквартирных домов. Здесь нет никаких ограничений по виду используемого топлива. Поэтому в большинстве случаев на крышах можно увидеть газовые котлы – экономичные, эффективные, удобные в эксплуатации.

Схема работы крышной котельной

Серьезный плюс: нет нужды ломать голову над обеспечением достаточной вентиляции, необходимой для каждого помещения котельной. Сложностей при расчете и монтаже дымоотводов обычно также не возникает.
Использование газа в качестве основного энергоносителя значительно облегчает процесс эксплуатации. Установка специализированного дополнительного оборудования позволяет запускать отопительный котел автоматически, как только температура в помещениях достигнет установленного минимума. Как только температура повысится до должного уровня, котел сразу отключится, благодаря чему экономится большое количество топлива и, соответственно, деньги владельцев квартир.

Другими словами, необходимость в постоянном присутствии диспетчера становится ненужным: весь процесс работы отопительного котла становится автоматизированным.

Современные газовые котельные максимально просты в эксплуатации.

Поэтому не обязательно быть дипломированным инженером, чтобы разобраться в его устройстве. Включить или отключить котел, а также повысить или понизить его мощность может любой из жильцов дома.

Как подобрать оборудование для котельной

Люди, хотя бы раз в жизни сталкивающиеся с подбором и покупкой оборудования для отопления, прекрасно знают, насколько обширный и сложный комплекс представляет собой отопительный котел. Так что если вам нужна котельная на крыше многоэтажного дома, лучше будет обратиться к специалистам.

Опытные инженеры смогут провести все необходимые расчеты. При этом учитывается средняя зимняя температура, а также минимумы по месяцам, интенсивность и направление ветра, утепление квартир, материал и толщина стен, вид используемого топлива и многое другое. В результате они подберут котел подходящей мощности, а также соответствующее оборудование, чтобы в каждой из квартир было тепло и уютно круглый год.

Чем хороша котельная в подвале

Монтаж котельной в подвале обычно доставляет значительно меньше хлопот и проблем: не нужно поднимать оборудование, весящее много центнеров, на крышу пятиэтажного (или более высокого) здания. Кроме того, не нужно проводить ряд сложных расчетов, позволяющих определить, выдержит ли крыша дополнительную нагрузку, а если нет, то насколько и как лучше укрепить несущие конструкции.

Однако есть и определенные ограничения: котельная в подвале не должна работать на взрывоопасном топливе.

Поэтому газовые и дизельные котлы нельзя устанавливать в подвале. Дело в том, что возгорание и взрыв резервуаров с топливом в подвале здания ставит под угрозу целостность всего многоквартирного дома, а также жизнь и здоровье жильцов. В подвале можно устанавливать только твердотопливные и электрические котельные.

Пример котельной в подвале дома

Последняя неудобна из-за высокой стоимости электроэнергии: расходы на содержание электрического отопительного котла практически невозможно окупить. Твердотопливные сложны в обслуживании: топливо (дрова, кокс, уголь, торф) необходимо загружать вручную, от 2 до 4 раз в сутки.

Также стоит отметить, что при установке котельной в подвале серьезные проблемы могут возникнуть при монтаже и установке дымохода. Его верхняя точка должна быть выше, чем дом, в подвале которого установлена котельная, а также выше домов, находящихся поблизости. Хотя некоторые современные проекты многоквартирных домов эту проблему учитывают.

Где должна быть расположена котельная

Очень серьезным вопросом является правильное расположение котельной. Чаще всего в многоквартирных домах котельные устанавливают либо на крыше, либо в подвале. Проекты частных домов с котельной предусматривают наличие последней только в подвале или цокольном этаже.

Правда, иногда также можно увидеть котельные, расположенные в небольших постройках, стоящих в нескольких десятках метров от дома. Это может стать удачным решением: нет необходимости поднимать и монтировать оборудование на крыше здания, но в то же время не создается угрозы взрыва из-за утечки топлива и его скопления в подвале здания.

Но все же этот способ не слишком популярен: необходимость дополнительной постройки, заливки фундамента и проведения большого объема земельных работ отпугивает многих потенциальных владельцев автономных отопительных котлов. Поэтому обычно рассматривается только два варианта – котел на крыше и в подвале. И о них стоит рассказать чуть подробнее.

Так выглядит котельная на крыше

Как работает котельная?

Разобравшись с топливом и оборудованием, переходим к ключевому вопросу: все же, как работает котельная?

Сначала из газгольдера или газопровода топливо подается на горелку, которая обеспечивает его сгорание в специальной камере. В процессе сгорания вырабатывается тепло, которое подогревает теплоноситель, откуда он поступает в распределитель. Из распределителя теплоноситель (вода, как правило) передается по отопительным контурам — то есть, по бойлерам, радиаторам, теплым полам и т. д. Пройдя по контурам, теплоноситель остывает и возвращается в котельную. Так получается замкнутый цикл.

Работа котельных установок

Рассмотрим работу котельной на примере водогрейной котельной установки. В котлах происходит нагрев теплоносителя (в большинстве случаев, воды) для подачи ее потребителю. Установленные насосы способствуют постоянной циркуляции теплоносителя (подача ее потребителю и возврат ее обратно). Вода поступает по трубам в теплоисточник (радиатор, теплые полы, отопительные котлы). В котельной обязательно должна быть предусмотрена регулировка продолжительности работы и температуры теплоносителя. Линия подачи воды потребителя называется прямой линией (или подающей).

Поступив в радиаторы, вода остывает и возвращается обратно. Это является обратной линией котельной.

Оборудование котельной установки

Оборудование для блочно-модульной котельной подбирается и компонуется по Индивидуальному заказу на основе заполненного Опросного листа на ТКУ, в котором указываются основные требования и параметры основного оборудования. Блочно-модульная котельная состоит из:

• Здание котельной
• Котельное оборудование (котлы)
• Горелки
• Газовое оборудование
• Насосное оборудование
• Теплообменная система котельной
• Системы автоматизации, связи и сигнализации, контроля и пожарной безопасности
• Системы водоочистки и водоподготовки
• Мембранный расширительный бак
• Газоходы и дымовые трубы

Блок-модуль котельной

Здание транспортабельной котельной представляет собой блок-модуль (контейнерный модуль). Это одноэтажная каркасная конструкция из негорючих материалов для обеспечения пожарной безопасности и высокой огнестойкости. Необходимая мощность котельной определяет количество модулей каркасного типа, их габаритные размеры (см. ГОСТ 23838-89 “Здания предприятий. Параметры”). В случае возможности установки всего оборудования в один блок-бокс, завод-изготовитель котельной может порекомендовать предусмотреть одно или несколько алюминиевых окон или стальных дверных проемов.

Здание модульной котельной является сварной каркасной конструкцией с основанием в виде платформы, за счет которой увеличивается прочность конструкции и способность ее сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам. Стальные швеллеры служат основой стоек, балок и прогонов каркаса. Прокатные швеллеры или уголки используются для балок пола. В качестве ограждающих конструкций блок-модуль обшиваются сэндвич-панелями из листов рифленой стали. Крышу котельной традиционно делают одно- или двускатную.

Устройство теплоизоляции здания котельной (утеплитель, подшивка) позволяет эксплуатировать котельную при низки температурах. Также все металлоконструкции должны пройти антикоррозионную обработку.

При проектировании здания котельной следует учитывать требования к взрывопожарной безопасности и огнестойкости сооружения в соответствии с СП 12.13130.2009 “Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с Изменением N 1)”.

Котельное оборудование

Котлы являются одним из важных элементов котельных установок. Именно в них происходит нагрев теплоносителя или получение пара.

В соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов” различают водогрейные, паровые и пароводогрейные котлы. Теплоноситель для котельных (вода или пар) образовывается за счет получаемой тепловой энергии от сжигания топлива (в случае газовых, твердотопливных и жидкотопливных котлов) или за счет преобразования электроэнергии в тепловую (в случае электрических котлов). Корпус котла изготавливается из чугуна или из стали в зависимости от используемого вида топлива. Например, в случае использования твердого топлива на стальных стенках котла происходит отложение серы, из-за чего срок службы котла сокращается. Выходом из этого может стать использование чугунных котлов, но они тоже обладают одним недостатком: являются слишком большими и громоздкими.

При выборе вида и количество котлов производятся технико-экономические расчеты, для которых учитываются следующие факторы:

• производительность котлов и котельной в целом
• обеспечение стабильности в работе котлов при минимальной нагрузке в теплый период года
• количество потребителей
• расстояние доставки теплоносителя до конечного потребителя
• требования к КПД котла
• вид топлива и его химические характеристики (твердое топливо, газ, электричество)
• автоматизация работы котельной и ее степень
• габаритные размеры котла
• прочность котла
• возможность очистки, промывки и ремонта котла

При выборе количества котлов следует помнить пп. 4.8. и 4.14. СП 89.13330.2012, в соответствии с которыми минимальное количество котлов определяется категорией котельной: в котельных первой категории устанавливается минимально два котла, в котельных второй категории – один котел.

Горелки

Одним из важных рабочих элементов котельной является горелка (кроме электрических котлов). Функциями любых горелок (газовых, дизельных) являются подготовка, смешение топлива и воздуха и сжигание полученной горючей смеси в камере сгорания котла, за счет чего происходит нагрев теплоносителя в котле.

Выбор конструкции и типа горелки осуществляется на основании используемого топлива (жидкого топлива или газа), а также анализа требований к мощности и производительности котла, размерам камеры сгорания котла, диапазону и типу регулирования горелки. Так, газовые горелки бывают одноступенчатыми, двуступенчатыми (с возможностью работать в двух режимах), плавно-двухступенчатые (работают в диапазоне заданных режимов) и модулируемые горелки (работают в диапазоне мощностей от 10 до 100%).

Газовое оборудование для котельных

К газовому оборудованию котельных относятся:

• газорегуляторные установки ГРУ
• газорегуляторные пункты ГРП
• регуляторы давления газа
• газовые фильтры
• запорная и предохранительная арматура
• контрольно-измерительное оборудование (счетчики, датчики, манометры, термометры, напорометры)

Требования к использованию газового оборудования достаточно строгие из-за повышенной горючести газа. Их (требования) Вы можете посмотреть в СП 89.13330.2012 “Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76”. Согласно им, установки ГРУ устанавливаются в здании котельной, а пункты ГРП на площадке котельной. Также, если каждый котел имеет тепловую мощность более 30 МВт, рекомендуется предусматривать две линии редуцирования (т.е. дублирующая нитка редуцирования включается только в случае выхода из строя основной линии редуцирования). Если тепловая мощность котлов в котельной менее 30 МВт, возможна установка одной линии редуцирования (кроме котельных I категории).

Количество трубопроводов подачи газа также регламентируется Сводами Правил СП 89.13330.2012: в котельных I категории мощностью до 30 МВт, которые работают только на газе, газ от ГРУ или ГРП может поступать от двух трубопроводов; в котельных II категории – от одного.

Регуляторы давления газа необходимы для регулирования давления поставляемого газа вне зависимости от расхода: обычно регуляторы давления понижают давление газа.

Фильтры толстой и тонкой очистки газа необходимы для фильтрации газа от примесей, твердых частиц и вкраплений, которые могут засорить трубопроводы, снизить производительность котлов и уменьшить срок службы оборудования.

Запорная и предохранительная арматура устанавливается на газовой линии котельной также для нормальной и безопасной эксплуатации газового оборудования. Основными элементами такой арматуры являются запорные и термозапорные клапаны, контрольные клапаны, обратные клапаны, предохранительные клапаны, задвижки.

Насосное оборудование котельных

Насосы необходимы для равномерной подачи теплоносителя и его отпуска, транспортировки теплоносителя по трубам к тепловому источнику и циркуляции теплоносителя. В зависимости от специфики котельной и используемого котельного оборудования выбирается тип и конструкция насоса (см. СП 89.13330.2012). Конструктивно насосы изготавливаются и поставляются с паровым или электроприводом. По типу насосы бывают сетевые (для циркуляции теплоносителя в системе), питательные (для подачи воды к котлам), циркуляционные (для обеспечения заданного напора воды у потребителя), антиконденсационные и подпиточные (для восполнения системы водой из внешних источников) насосы. Количество насосов рассчитывается исходя из производительности котельной. При этом в некоторых случаях обязательна установка резервного насоса.

Теплообменная система котельной

Система ГВС котельной состоит из теплообменников, обычно пластинчатых, и водоподогревателей (паровых, водяных, пароводяных). Теплообменное оборудование необходимо для подогрева нагреваемой воды от горячей среды.

Количество водоподогревателей рассчитывается для каждой системы котельной (системы вентиляции, системы отопления) и в зависимости от необходимых параметров отпускаемой воды/пара.

Виды промышленных котельных установок

Промышленные газовые котлоагрегаты классифицируются по мощности на агрегаты малой, средней и большой мощности. К первой группе относятся водогрейные, паровые и конденсационные генераторы, мощностью до 20 МВт и КПД до 96 %. Обычно их применяют для теплоснабжения небольших предприятий.

Для комплексного теплоснабжения с выдачей нагрузки по отоплению, горячему водоснабжению и вентиляции предприятия устанавливают котельные с суммарной мощностью до 100 МВт.

Такое оборудование устанавливается на больших квартальных котельных, способных обеспечить теплом не только промышленных, но и жилищно-бытовых потребителей. Для снабжения горячей водой и паром крупных заводов и районных городских предприятий тепловых сетей используют газовые котлы с мощностью от 600 МВт.

По назначению газовые котельные на предприятии подразделяются:

1. Отопительные – для централизованного снабжения на нужды отопления, вентиляции и ГВС бытовых и промышленных потребителей;
2. Производственные – для технологического обеспечения теплом в виде пара и горячей воды промпредприятий.
3. Отопительно-производственные – для комплексного снабжения теплом систем теплоснабжения и технологических процессов.
4. По схеме котельные делятся на закрытого типа, когда вся сетевая вода по магистральным тепловым сетям возвращается обратно к источнику и открытую систему, когда часть горячего теплоносителя потребляется на технологические или бытовые нужды.
5. В промышленности технологическими потребителями тепловой энергии в виде пара являются бумажные, химические и металлургические производства, нефтехимические комплексы, ректификационные и химические реакторы, сорбционно-десорбционной агрегаты процесса газа очистки, гальванические линии и устройства для ламинирования поверхностей.

Перспективным направлением стала установка комбинированных котельных пароводородных котельных, автономных блок-модулей, крышных систем теплоснабжения.

Хорошими мобильными системами считаются блок-модульные, собираемые на заводе и транспортируемые к месту установки в собранном виде.

На месте запуск таких систем проходит по ускоренной программе «под ключ», учитывая, что монтаж и наладочные работы выполнены на производстве.

Принцип работы

Газовые промышленные котельные независимо от своей мощности, практически, имеют одинаковую схему управления и принцип действия. Конструкционные различия наблюдаются только у водоводяных и пароводяных котлов. Котельные установки промышленных предприятий состоят из основного и вспомогательного оборудования.

К основному относят сам котел и устройства, заключенные в его корпусе – трубные пакеты, сепараторы, коллекторы, барабаны. К вспомогательному оборудованию относятся газогорелочное устройство, насосы, вентиляторы, дымососы, арматура, гарнитура, система автоматики управления и безопасности.

В водогрейных котлах вода нагревается до максимальной температуры 150 С, в результате сжигания топлива и передаче тепла от дымовых газов к магистральному теплоносителю. Панели выполняют газоплотными, чтобы повысить теплопередачу, для этого – стальные трубы сваривают между собой.

После топки дымовые газы вод воздействием разряжения, создаваемого дымососом, поступаю в конвекторный блок, где трубы смонтированы в шахматном порядке, что увеличивает поверхность нагрева и скорость передачи воды сетевому теплоносителю.

В водогрейном котле вода движется принудительно, скорость движения определяют сетевые насосы, обеспечивающие необходимую производительность и напор. Вход и выход воды выполняется через котловой коллектор.

Принцип работы парового котла отличается от водогрейного. Движение воды во внутреннем его контуре, происходит благодаря естественной циркуляции холодных и нагретых пароводяных сред.

В результате процесса теплопередачи на выходе котла получается насыщенный или перегретый пар. Для сбора его в современных котлах устанавливаются барабаны и сепарационные устройства в верхнем барабане, чтобы удалять из пара мельчайшие частички котловой воды.

Сетевая вода через паровой котел не циркулирует, он запитывается химочищенной питательной водой, с помощью специальных питательных насосов. Контур сетевой воды не пересекается с питательным, а нагрев ее происходит в пароводяных сетевых теплообменных аппаратах, в которых пар от котла через трубную систему нагревает подающий теплоноситель до максимальной температуры 150 С.

Котельное оборудование

Котлы являются основным элементом организации и реализации паросилового цикла системы теплоснабжения. Корпус маломощных котлов низкого давления изготавливают из чугуна, а среднего и высокого давления из котловой стали.

Для того чтобы правильно подобрать тип и количество котлов, выполняют технико-экономические расчеты, с учетом следующих факторов:

1. Максимальная и минимальная тепловая нагрузка потребителей в зимнее и летнее время.
2. Расстояние и диаметры тепловых сетей с разбивкой к каждому потребителю.
3. Качество воды и топлива.
4. Уровень автоматизации газовой котельной.
5. Размеры котельной.

Следующим по важности элементом котлоагрегата является горелочное устройство, где происходит процесс смешивания газа и воздуха и розжиг газовоздушной смеси с образованием факела. Сам процесс горения происходит в топочной камере.

Выбор котла по теплопроизводительности горелки должен соответствовать ее мощности с учетом аварийного резерва. Неплохое газовое оборудование Лемакс можно приобрести в Ишиме.

Работа горелки обеспечивается газовым оборудованием котельной: ГРУ или ГРП, регуляторами, фильтрами, приборами контроля и системой безопасности. Все элементы газового хозяйства относятся к объектам повышенной опасности, их работа регламентируется СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Системы дымоотвода

Система дымовентиляции котельной служит для создания разряжения в газовом тракте котлоагрегата и выводе дымовых газов из котла в атмосферу . Она состоит и дымососа, вентилятора, дымоходов и дымовой трубы.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика безопасности (КИПиА) предназначены для контроля за работой установки по режимным картам, регулировки нагрузки котла и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования.

Во всех современных котлоагрегатам установка КИПиА является обязательным требованием, в соответствии с нормами и правил по эксплуатации котельных установок.

Защита котельного оборудования срабатывает с включением звуковой и световой сигнализации для оповещения оперативного персонала.

Параметры защиты КИПиА:

• отрыв факела в котле;
• высокое давление пара, газа, воды;
• низкое разряжение в топке котла;
• отключение электроэнергии;
• низкий уровень воды в котле;
• низкое давление воздуха, воды и газа.

При срабатывании сигнализации, через короткое время, если оперативный персонал не исправил сбой, котел останавливается системой КИПиА, через принудительное отключение подачи газа в топку.

Требования к промышленным газовым котельным

Газовые котельные – пожароопасные объекты, к ним предъявляются особые требования на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации. Основные требования закреплены в СНиП II-35- «Котельные установки».

Требования к насосам обозначены в СП 89.13330.2012. Вода и пар должны соответствовать – ГОСТу 20995-75, 2761-84, а система химводоподготовки – СНиП 2.04.02-84 “Водоснабжение”. Более подробно с требованиями и правилами можно ознакомиться в книге «Котельные установки промышленных предприятий» (Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н).

Котлы промышленных котельных устанавливают в отдельностоящем здании, которое по огнестойкости определяется производственными требованиями. Для монтажа крупногабаритных элементов и узлов котла должны быть предусмотрены монтажные проемы.

Проектирование и строительство промышленных котельных выполняется с учётом существующих планов застройки и инженерных коммуникаций в районе предполагаемого строительства.

Проектом должны быть предусмотрены котельный зал, насосный зал, топливное хозяйство, помещения для химводоочистки и КИПиА.

Особенности и принципы работы газовых котлов

Котлы, работающие на газе, являются оптимальным решением для отопления практически любого помещения. Они просты в использовании, имеют небольшие размеры и солидный срок эксплуатации, поэтому одинаково подходят как для частых домов, так и для квартир.

Любой газовый котел имеет 3 основных компонента:

• газовая горелка;
• теплообменники;
• система управления и контроля.

В зависимости от модели котел может иметь различное дополнительное оборудование, такое как насос, вентилятор, расширительный бак, предохранительный клапан, электронную систему управления, диагностики и защиты. Если у котла есть такие дополнительные элементы, то его вполне можно считать миникотельной, которая работает полностью в автоматическом режиме. Она самостоятельно поддерживает заданную программой температуру, контролирует все внутренние процессы, а в случае аварии перекрывает подачу газа и отключается.

Принцип работы котла

Чтобы понять, как работает газовый котел отопления, нужно не только знать его устройство, но и разобраться, какие программы и функции в нем заложены. В своей работе котел ориентируется на показания датчиков. Он при помощи встроенной электроники определяет потребность в горячей воде и запускает работу управляющей газовой арматуры. После этого включается газовая горелка, которая нагревает воду в теплообменнике до определенной температуры, и циркуляционный насос, который тут же разносит ее по системе отопления. После того как температура в системе достигает заданного значения, котел выключает горелку и переходит в режим ожидания. Когда температура в системе отопления снижается до определенного показателя, котел снова включает горелку и цикл повторяется.

По такой схеме работают все одноконтурные котлы в режиме отопления. Двухконтурные котлы выполняют точно такой же цикл, но его работу может прервать система горячего водоснабжения (ГВС). Двухконтурный котел имеет более сложную систему подготовки воды, так как выполняет сразу 2 функции:

• отопление помещения;
• горячее водоснабжение.

У него, кроме основного теплообменника, имеется второй контур (скоростной теплообменник), который и предназначен для подготовки горячей воды. Двухконтурный котел может работать в 2 режимах:

• летний – только подготовка горячей воды для системы водоснабжения (ГВС);
• зимний (смешанный) – нагрев воды для системы отопления и для ГВС.

Если котел работает в зимнем режиме, то вода нагревается в первичном теплообменнике и разносится циркуляционным насосом по системе отопления. При открытии крана горячей воды в котле срабатывает датчик протока. Он подает сигнал на плату управления, которая переключает трехходовой клапан из режима отопления на режим ГВС. В результате горячая вода из основного теплообменника не идет на батареи, а остается в котле.

Она начинает циркулировать по кругу, проходя через вторичный теплообменник и нагревать воду для ГВС.

Вторичный теплообменник пластинчатый, поэтому вода практически моментально нагревается, и мы мгновенно получаем в кране горячую воду. Происходит это до тех пор, пока кран горячей воды не закроется. После перекрытия воды датчик протока сообщает об этом плате, и она переключает трехходовой клапан в изначальное положение, а нагретая вода из первичного теплообменника снова поступает в систему отопления.

Из описания видно, что принцип работы газового котла не позволяет одновременно работать отоплению и подавать горячую воду. Однако уже есть специальные теплообменники, которые могут это делать (о них будет рассказано ниже).

Устройство газового котла

Котлы различных производителей могут отличаться устройством и расположением элементов, однако они все имеют типичную схему. Мы ее рассмотри на примере устройства двухконтурного котла (как самого сложного).

Он имеет такие основные элементы:

• газовый клапан для подачи топлива на горелку;
• газовую горелку;
• блок розжига;
• электрод розжига;
• датчик контроля наличия пламени;
• камеру сгорания газа;
• первичный (основной) теплообменник;
• вентилятор;
• датчик тяги отработанных газов – маностат;
• датчик температуры воды в первичном контуре;
• аварийный датчик температуры воды первичного контура;
• расширительный бачок;
• циркуляционный насос первичного контура;
• фильтр системы отопления;
• датчик давления воды в системе отопления;
• кран подпитки водой системы отопления;
• предохранительный клапан системы отопления;
• трехходовой клапан;
• теплообменник горячего водоснабжения (ГВС);
• байпас;
• датчик протока ГВС;
• фильтр ГВС;
• кран слива воды;
• электронный блок управления (плата управления);
• регуляторы температуры системы отопления и ГВС;
• переключатель режимов работы (лето, зима).

Как видно из большого количества разнообразных датчиков, половина устройств осуществляет мониторинг работы системы и позволяет котлу безопасно работать в автоматическом режиме. Кроме этого у котла имеются стандартные штуцеры для:

• подачи топлива на газовый клапан;
• подачи воды в систему отопления;
• входа обратной воды из системы отопления;
• входа холодной воды для ГВС;
• выхода подогретой воды ГВС.

Чтобы более ясно понять работу котла нужно рассмотреть каждый узел в отдельности и определиться с его функциями и назначением. Стоит сразу запомнить что «лишних» и «маловажных» деталей в котле не бывает, и выход из строя даже одной из них приведет к поломке или неправильной работе котла. Ниже мы детально разберем самые важные блоки газового котла, и какие элементы в него входят.

Газовая горелка и система удаления дыма

Основным элементом газового котла является горелка. В современных котлах она модулируемая, то есть способна менять количество потребляемого газа. Эта функция при розжиге и в начале цикла нагрева уменьшает подачу газа (нагрев теплообменника происходит постепенно). Затем увеличивает подачу газа при приближении к заданной температуре и поддерживает ее. Когда вода нагревается и приближается время отключения, газа подается меньше. Таким образом, снижается расход газа до 15% и уменьшается количество циклов включения-выключения, что увеличивает срок службы котла.

Подготовка и подача топлива осуществляется при помощи газового клапана. Во время работы подача топлива регулируется при помощи шагового электродвигателя. Он управляются микропроцессором электронной платы по заложенной на заводе в него программе. Таким образом, при помощи штатной панели управления вы можете задавать необходимую температуру системы отопления и ГВС.

Также на горелке расположен электрод розжига и датчик контроля наличия пламени. Горелка находится в замкнутой камере сгорания, которая оканчивается выводом отработанных газов. На выводе установлен вентилятор для принудительного удаления дыма. Перед вентилятором есть датчик тяги – моностат, который сразу отключит котел, если дым не будет вытягиваться. Особенно часто маностат срабатывает в сильные морозы, когда в выхлопной трубе замерзает конденсат и перекрывается канал выхода отработанных газов.

Теплообменники

Теплообменники делятся на два вида: первичный и вторичный. Первый устанавливается над горелкой, так как в нем подогревается вода первого (отопительного) контура. Он представляет собой набор медных трубок, в которых циркулирует вода с помощью проточного насоса. Для увеличения полезной площади и быстроты нагрева воды на трубки напрессовываются медные пластины (ребра).

Вторичный теплообменник нужен для подогрева воды ГВС. Он имеет отличительные особенности, которые позволяют моментально нагревать воду. Выглядит теплообменник как набор пластин, между которыми раздельно циркулирует вода перового и второго контура. Когда открывается кран горячей воды, вода в первичном контуре идет не на систему отопления, а перенаправляется на вторичный теплообменник. Таким образом, вместо обогрева батарей происходит нагрев воды контура ГВС. Особенность двухконтурного котла в том, что отопление и подогрев воды ГВС не может производиться одновременно. В домашних условиях это практически не заметно, так как расход горячей воды незначителен по сравнению с работой системы отопления.

Когда суточный расход воды велик и составляет конкуренцию системе отопления, используются двухконтурный котел с битермическим теплообменником. Он характеризуются тем, что имеют только один теплообменник, который расположен над горелкой. Его конструкция немного сложнее и внутри трубок основного контура идут трубки контура ГВС. Получается, что горелка нагревает всего один теплообменник, в котором одновременно находится вода системы отопления и ГВС (потому и называют его битермический).

Система ГВС

Главным отличием двухконтурных котлов является система горячего водоснабжения (ГВС). Она позволяет практически мгновенно получать горячую воду. Для этого в котле имеется вторичный контур ГВС, который состоит из пластинчатого теплообменника, датчика протока воды и трехходового клапана. Главным датчиком, который управляет процессом запуска вторичного контура, является датчик протока. При открытии крана он подает команду на плату управления, а та, в свою очередь, на трехходовой клапан, который перекрывает подачу воды на систему отопления и направляет ее на пластинчатый теплообменник ГВС. В результате горячая вода, которая нагревается в основном теплообменнике, с помощью насоса начинает циркулировать по «малому» кругу внутри котла, проходя через теплообменник ГВС и нагревая в нем воду.

Байпас

Он соединяет прямой и обратный трубопровод основного контура. На байпасе установлен регулируемый перепускной клапан, который при возникновении критического давления открывается, и часть воды перетекает из прямого трубопровода в обратный. Клапан обеспечивает отсутствие гидравлических ударов, при включении насоса и ограничивает максимальную скорость циркуляции воды в системе отопления.

Расширительный бачок

При нагреве вода начинает расширяться в системе отопления и чтобы компенсировать избыток давления, устанавливают расширительные бачки. Они есть у всех без исключения котлов, но могут отличаться формой и размерами (зависит от мощности котла).

Расширительный бак состоит из 3 частей:

• пространство под воду системы отопления;
• мембрана;
• пространство, накачанное азотом.

Бачок во время работы отопительной системы за счет мембраны нивелирует изменения давления, поэтому в процессе работы котла давление остается неизменным.

Плата управления и датчики

Какое бы ни было устройство газового котла, в нем обязательно есть плата (блок) управления. Она позволяет выставить необходимые режимы котла, контролирует и анализирует информацию от датчиков, осуществляя автоматическое управление всеми процессами в системе. На самой плате нет никаких регулировок и настроек, все установки производятся на заводе. Единственное что может изменить пользователь – это подключить наружный датчик температуры. Если датчика нет, система контроля ориентируется на температуру воды в системе и при ее остывании запускает котел.

Если подключить датчик, система управления котла начнет ориентироваться уже по нему. Чтобы подсоединить наружный термометр на плате убирается перемычка, а вместо нее подключаются провода контрольного прибора. Существуют простые мембранные датчики, на которых только выставляются максимальная и минимальная температура в помещении. Есть и более сложные электронные датчики, в которых можно указывать не только температуру, но и время включения, отключения котла. Например, котел не будет работать пока вы на работе, а включится за час до вашего возвращения.

Нормальная работа котла, его надежность зависит от множества датчиков и систем контроля таких как:

• датчик давления газа в системе;
• датчик контроля наличия пламени;
• датчик тяги отработанных газов;
• датчик температуры воды в первичном контуре;
• аварийный датчик температуры воды первичного контура;
• датчик давления воды в системе отопления;
• предохранительный клапан системы отопления;
• датчик протока ГВС.

Благодаря им котел может самостоятельно работать в течение целого сезона без остановок и поломок.

Система блокировки котла

К сожалению, в процессе работы возникают проблемы не связанные с самим котлом, а возникающие по вине внешних факторов. Например, если в доме отключат газ, то котел моментально это определит и отключится. Перезапустить его придется вручную, выполнив специальные команды.

При возникновении ошибок или аварий в работе котла он сразу прекращает работу и подает условный сигнал. В моделях с электронным монитором высвечивается код ошибки в виде набора цифр или букв. В устройствах с аналоговым (механическим) управлением ошибка обозначается морганием индикаторов.

В паспорте любого котла имеется таблица с кодами ошибок, их расшифровкой и инструкцией как сбросить (устранить) аварию. Такие таблицы легко найти в интернете, тем более коды ошибок практически у всех котлов совпадают.

Автономная газовая котельная: в чём заключаются преимущества?

Одним из главных преимуществ является уменьшение потерь тепла при транспортировке теплоносителя

Для установки оборудования пользуются обособленными помещениями. Допустимый вариант – отдельные комнаты, дополняющие крышу.

Внутри размещают всё оборудование, обеспечивающее непрерывную работу конструкции. Главное – чтобы мощности хватало для прогревания радиаторов и сохранение температуры воды у всего дома.

Мини-котельные снабжаются всем оборудованием, обеспечивающим стабильность работы. Автономные системы предполагают применение только современных технологий. Выгода больше ещё и от того, что одну котельную можно использовать для обеспечения ресурсами сразу нескольких домов.

Больше всего преимуществ при учёте следующих факторов:

1. Сокращение расстояния между тепловым генератором и радиаторами, трубами в квартирах.

Теплопотерь при циркуляции воды в системах становится меньше. Согласно приблизительным подсчётам, расходы жильцов в таких ситуациях уменьшаются на 30%, а то и больше.

2. Стандартный результат монтажа автономных котельных – уменьшение расходов по коммунальным услугам.

Системы не требуют такого регулярного обслуживания, демонтажа конкретных элементов. Современное оборудование отличается высоким качеством изготовления, надёжностью.

Вода проходит более короткий путь от центрального теплоносителя. Внутри системы увеличивается скорость, с которой идёт нагрев. Горячая вода, батареи эксплуатируются с повышенными температурами. Но настройку газового котла можно отрегулировать так, чтобы всем было удобно.

Экономичность, скорость нагрева – главные преимущества для тех, кто выбирает автономный вариант.

Включение центрального отопления происходит, когда достигаются конкретные температуры. Но холодная погода часто держится дольше, а жильцы за это время терпят холод в квартирах.

За счёт автономной системы допустимо поддержание тепла круглый год, вне зависимости от времени года. Пропадает зависимость от коммунальных служб. По текущим потребностям корректируют температуру при помощи терморегуляторов. Иногда это служит причиной дополнительной экономии.

Есть ли недостатки у современных отопительных систем

Минусов меньше, если сравнить с центральными отопительными системы. Только поиск оборудования вызывает проблемы у пользователей. Не обойтись без дополнительных трат. Но в результате уровень комфорта значительно повышается.

Котельные газового типа не установить без отдельных помещений. Для этого потребуется заняться решением следующих вопросов:

• Выделить необходимую площадь возле дома.
• Довести кровлю до выполнения требуемых технических условий.
• Конструкция с блоками монтируется на крыше.

Потребуется дополнительно тратить ресурсы, либо застройщику, либо жилому фонду, созданному за счёт жильцов.

Системы газового отопления могут выделять вредные для окружающей среды вещества. Нужно дополнительно предусмотреть систему, отвечающую за фильтрацию. Чтобы соблюдать нормативы СНиП, надо также выбрать соответствующее оборудование. Из-за этого стоимость закупки повышается.

Но врезание в центральную магистраль тоже требует расходов из-за необходимости получить несколько разрешений от надзорных органов. Приходится ждать принятия решения, часто процесс затягивается не на один месяц.

Но здесь жильцы в каждом случае принимают отдельное решение.

Крышные котельные: классификация и особенности

Децентрализованные котельные лучше расположить на крыше плоской формы. Все разрешённые виды оборудования максимально подробно описываются в действующих СнИпах.

Особое внимание уделяют требованиям для котельных, монтирующихся на крышах.

Эксплуатацию и монтаж описывают относительно двух основных разновидностей систем:

1. Встроенной.
2. Блочно-модульной.

У каждого варианта свои технические требования и особенности.

При монтаже на крыше бойлерные котельные дают владельцам такие преимущества:

• Отсутствие ограничений по виду используемого топлива. Выгодным вариантом становится использование газа.
• Простота обустройства вентиляции для котельной.
• Расчёт конструкции, организации дымоходов доставляют меньше проблем.
• Гидравлическая нагрузка у котлов меньше.
• Не нужно приобретать отдельный участок для котельной рядом с домом.

Блочно-модульные разновидности котельных

Не требуют большой площади благодаря компактным размерам. Строительную площадку сначала заполняют специальными блоками. Потом их соединяют в конструкцию, максимально сохраняющую работоспособность при любых условиях.

На заводе собирают всю систему с элементами, важными для работы. На финальном этапе нормальное функционирование обеспечивают добавлением необходимого оборудования.

После завершения этапа со сборкой станция готова для дальнейшей эксплуатации. Производитель заранее предусматривает сборку, монтирует необходимые модули. Отдельные комнаты оборудуются для обслуживания со стороны персонала.

При таких обстоятельствах не обойтись без утеплителя высокого качества, системы вентиляции с достаточной надёжностью. Допустимо создание необычного дизайна, привлекательного внешнего вида. Производители заранее предусматривают, что монтаж установки будет выполняться именно на крыше.

Главное – определить несущую способность здания по результатам экспертизы. При необходимости организуют мероприятия и меры для повышения показателя.

На несущие элементы у здания будет опираться соответствующая платформа. Только в этом случае блок сохраняет максимальную устойчивость. Далее под газовой котельной создают огнеустойчивый блок.

Обычно заливают бетонный слой, чтобы решить задачу. По периметру крыши нужно устанавливать перила для обеспечения максимальной безопасности.

В некоторых случаях не обойтись без мер по увеличению звукоизоляции.

Блочный бойлерные – отличный вариант для зданий, изначально подключенных к централизованному отоплению. Но у оборудования в этом случае должны присутствовать допустимые технические условия. Обязательно создание проекта.

Встроенные котельные на крыше дома

Продумывание планировки происходит заранее, при составлении проектных бумаг. Отдельное описание требуется для каждого из присутствующих внутри элементов. Инженерам требуется просчитать множество показателей, чем больше – тем лучше. Потом переделка помещений обойдётся гораздо дороже.

Возведение таких зданий сопровождается рядом мероприятий:

1. Защита от воспламенений, взрывов и газовых утечек.
2. Защита котельной от дополнительных вибраций.
3. Звукоизоляция и подавление шумов, в том числе – исходящих от самой котельной.

После проведения таких процедур оборудование будет работать эффективнее. Встроенные котельные предусматриваются только в последние 5-10 лет, раньше все дома подключались только к централизованной системе.

Соблюдение норм безопасности и законодательных нормативов предполагает, что работу доверяют только инженерам с определённым опытом.

Некоторые особенности устройства автономных котельных

Чтобы соблюсти требования по безопасности, внутри котельных размещают не более двух котлов – один основной, другой резервный. Монтаж осуществляют в центральной части помещения, тогда с обслуживанием и ремонтом возникает меньше всего проблем.

Для обшивки стен обязательно использовать материалы, не поддерживающие горения. Пример отличного варианта – стальные листы. Полы заливают стяжкой из бетона, укладка негорючего покрытия идёт сверху. Главное требование – нескользящее покрытие.

Природный газ – вот состав, перерабатываемый при работе автономных котельных. Установки с автоматической работой способствуют бесперебойной подаче. Если фиксируется утечка или поломка – специальные датчики просто блокируют работу системы.

Для застройщиков одним из самых выгодных вариантов станет приобретение блочных автономных котельных. Доставка и монтаж таких установок отнимают минимальное количество времени. Оборудование отличается и приемлемым уровнем цен. В будущем такая покупка позволит защититься от недостатков, которыми обладают централизованные системы.

Разбор типичных ошибок в монтаже котельных можно узнать из этого видео:

Watch this video on YouTube

ПНР автономной котельной

Первичный пуск и наладка автономной котельной блочно-модульного типа происходит в заводских условиях. Стационарные системы запускаются на месте после окончательной сборки.

Обслуживание автономных котельных выполняется только мастерами, имеющими соответствующую квалификацию. Это гарантирует качественную и долговечную работу теплотехники.

Документация автономной котельной

Документы на автономную котельную включают в себя все разрешения, сертификаты и выводы экспертов, которые прописаны в требованиях Ростехнадзора.

Техническая и юридическая документация передается заказчику после установки оборудования и проверки его работоспособности.

Монтаж автономной котельной

Монтаж автономной котельной совершается на подготовленной площадке или построенном фундаменте. Специалисты производят компоновку блоков и их подсоединение к коммуникациям здания.

Установка автономной котельной в аварийных ситуациях может осуществляться при помощи гибкого трубопровода. Это поможет сэкономить время и организовать подачу тепла как можно быстрее.

[spoiler title=”Источники”]

• https://www.kotel-modul.ru/useful/kak-rabotaet-kotelnay
• https://Proekt-sam.ru/proektsistem/kotelnaya-v-mnogokvartirnom-dome.html
• https://gazovik-gas.ru/katalog/articles/oborudovanie_kotelnyh_ustanovok/
• https://kotle.ru/kotelnye/gazovaya-kotelnaya-na-predpriyatii
• https://santechbomba.ru/publications/ustroystvo-i-printsip-raboty-gazovykh-kotlov/
• https://PravoZhil.com/zhkh/tszh/avtonomnaya-kotelnaya-v-mnogokvartirnom-dome.html
• https://kep-project.ru/avtonomnaya-kotelnaya/

[/spoiler]