Произведен расчет организации отопления в нормально утепленном доме площадью 70 квадратных метров, включающий затраты на подключение, установку оборудования, ежегодные затраты на протяжении 20 лет.
Срок 20 лет выбирается из расчета срока эксплуатации оборудования. Принимаем, что через 20 лет система отопления будет переделываться или модернизироваться.
Для начала анализируем теплотворные способности различных видов топлива, и его затраты на отопительный период при усредненном значении расхода.
По таблице видно, что при прочих равных условиях самым дорогим отоплением оказывается электричество. Чуть дешевле газ автономный (газгольдер).
Самыми дешевыми видами топлива выступают: газ магистральный, дрова
Золотая середина почти равномерно заполнена соляркой, углем, печным топливом.
Далее по таблице анализируем первичные затраты на установку определенной системы отопления. Здесь однозначным лидером по дороговизне является газ, как магистральный, так и автономный. Зато есть явные лидеры по минимальным стартовым вложениям - дрова, уголь и электричество! Полученные данные усредняем на 20 лет и складываем с ежегодными затратами на топливо, для того, что бы получить обобщенные данные.
И снова у нас в лидерах по дороговизне газ автономный и электричество. Но, если у системы автономного газоснобжения велики и первичные затраты и затраты на топливо, то для электричества характерны минимальные стартовые затраты, которые и подкупают многих пользователей. Ещё, для электроотопления, добавляется удобство использования и отсутствие необходимости хранения топлива. Но всё под корень режет стоимость единицы полученной энергии!
Достаточно дорого обходится установка теплового насоса. При этом, за счет эффективности работы, конечные затраты оказываются на уровне котлов с соляркой или отработкой.
Кто же лидер по минимальным затратам на отопление? Снова дрова и магистральный газ. А какие недостатки?
Дрова - системы отопления с дровами с трудом поддаются автоматизации, а без этого современная система оказывается никому не нужной.
Основное достоинство отопления дровами как ни странно - экологичность. Дрова - это возобновляемый ресурс. Деревья росли, растут и будут расти. Ну при нормальном отношении к вопросу их плановой вырубки и посадки.
Магистральный газ - гигантские первичные затраты. Очень дорогие услуги проектирования, прокладки магистрали. Оборудование достаточно дешевое. Поддается автоматизации. И самая низкая цена за топливо! Плюс его гигантские запасы и вроде бы возобновляемость ресурса.
Тепловые насосы - гигантские затраты на установку, хотя по технике они не на много сложнее обычного кондиционера. По всей видимости всплеск интереса к тепловым насосам будет когда цены на них станут сопоставимы с ценами на сплит системы.
Вывод: бесспорный лидер минимальных цен - по усредненным затратам на отопление, включающим в себя как затраты на подвод магистралей, установку оборудования, так и цену топлива - магистральный газ!
РАСЧЕТ вариантов отопления дома | площадь дома = | 70 | ||||||||
| затраты на топливо | ПОТРЕБНОСТЬ | |||||||||
| № | Тип отопления | единица | расход на 1 кВт/час | цена за ед-цу | цена за 1 кВт.час | затраты на дом за 1 час | сутки | месяц | сезон | |
| 1 | дрова | кг | 0,45 | 1,5 | 0,675 | 4,725 | 113,4 | 3402 | 17010 | |
| 2 | газ автономный | литр | 0,16 | 15 | 2,4 | 16,8 | 403,2 | 12096 | 60480 | |
| 3 | газ магистральный | м.куб. | 0,1 | 3 | 0,3 | 2,1 | 50,4 | 1512 | 7560 | |
| 4 | солярка | литр | 0,1 | 14 | 1,4 | 9,8 | 235,2 | 7056 | 35280 | |
| 5 | электричество | квт/час | 1 | 3 | 3 | 21 | 504 | 15120 | 75600 | |
| 6 | уголь | кг | 0,2 | 7 | 1,4 | 9,8 | 235,2 | 7056 | 35280 | |
| 7 | печное топливо | литр | 0,1 | 14 | 1,4 | 9,8 | 235,2 | 7056 | 35280 | |
| 8 | отработка | литр | 0,1 | 14 | 1,4 | 9,8 | 235,2 | 7056 | 35280 | |
| 9 | тепловой насос | квт/час | 0,25 | 3 | 3 | 5,25 | 126 | 3780 | 18900 |
|
затраты на оборудование | общие затраты в год, | |||||||||
| ЗАТРАТЫ | при делении на 20 лет | |||||||||
| № | Тип отопления | разовые | на 20 лет | № | Тип отопления | |||||
| 1 | дрова | 15000 | 750 | 1 | дрова | 17760 | ||||
| 2 | газ автономный | 450000 | 22500 | 2 | газ автономный | 82980 | ||||
| 3 | газ магистральный | 450000 | 22500 | 3 | газ магистральный | 30060 | ||||
| 4 | солярка | 60000 | 3000 | 4 | солярка | 38280 | ||||
| 5 | электричество | 40000 | 2000 | 5 | электричество | 77600 | ||||
| 6 | уголь | 40000 | 2000 | 6 | уголь | 37280 | ||||
| 7 | печное топливо | 60000 | 3000 | 7 | печное топливо | 38280 | ||||
| 8 | отработка | 60000 | 3000 | 8 | отработка | 38280 | ||||
| 9 | тепловой насос | 450000 | 22500 | 9 | тепловой насос | 41400 | ||||
| Затраты на котел+трубы дымоотвода+батареи отопления в среднем на дом | ||||||||||
| Расчеты произведены в ценах 2009 года, на условиях доставки продукции потребителю | ||||||||||
Выбираем топливо для обогрева загородного дома
Наша страна богата природными ресурсами, благодаря чему граждане практически повсеместно имеют возможность выбирать для обогрева жилища различные виды топлива. А, как известно, чем больше предложений, тем сложнее сделать выбор, особенно, если речь идет об обогреве дачи или загородного дома.
Романтика, экзотика и здравый смысл
Не секрет, что многие жители мегаполиса, выехав за его пределы, стремятся хоть несколько дней побыть в тесном контакте с природой и при этом готовы топить печь дровами, добывая их в соседнем лесу. Другие, напротив, хотят иметь за городом тот же уровень комфорта, что и в обычной городской квартире и не думать ни о топливе, ни о теплотехническом оборудовании для его сжигания, а еще одна часть владельцев загородных домов хотела бы найти наиболее дешевый способ получения тепловой энергии, сэкономив на отоплении.
Но прежде, чем делать выбор, попробуем дать разностороннюю оценку наиболее доступным в нашей стране видам топлива, а затем сравним стоимость одного киловатта тепловой энергии, получаемой при его сжигании.
Дрова и пеллеты
Наша страна богата лесами и не случайно наиболее доступным видом топлива зачастую являются именно дрова. При этом многие владельцы собственных домов, выбирая древесину в качестве основного топлива для котла или печи, вовсе не собираются платить за нее, а занимаются заготовкой топлива в соседнем лесу. Справедливости ради отметим, что заготовка дров из сухостоя лесничествами приветствуется: нужно только заранее побеспокоиться о соответствующем разрешении.
Однако рубка дров по силам только физически крепким людям, всем остальным дрова придется покупать, а стоят они совсем недешево. К примеру, килограмм сухих березовых поленьев может стоить 5 рублей, сосна немного дешевле, а за дубовые дровишки придется платить 6 и более рублей.
Хранить дрова необходимо в защищенном от влаги месте. Если учесть, что дрова зачастую закупаются кубометрами и поставляются в виде целых бревен, то непосредственно перед использованием их необходимо пилить и рубить.
Аналогом дров, полностью готовым к использованию, являются пеллеты, изготавливаемые из отходов деревообрабатывающей промышленности и измельченной древесины. Пеллеты имеют форму гранул, что в значительной мере упрощает их транспортировку и использование.
Основным недостатком пеллет является их высокая стоимость. К примеру, один килограмм пеллет стоит в среднем 7 рублей.
При выборе дров в качестве основного вида топлива нужно быть готовым к тому, что их горение нуждается в постоянном контроле: печь нельзя оставить без присмотра, необходимо периодически подкладывать дрова в топку. Увеличить продолжительность горения дров можно, используя газогенераторные печи и котлы. А выбрав пеллетный котел отопления, можно отапливать дом в непрерывном режиме, загружая топливо в бункер один раз в несколько дней.
Уголь
Каменный уголь характеризуется высокой теплотой сгорания. Один килограмм угля с успехом заменяет 2 килограмма качественных сухих дров. При этом стоимость угля практически равна стоимости дров, а это значит, что тепловая энергия при его использовании будет стоить в два раза дешевле тепла, выработанного при сжигании дров. К тому же уголь компактен и для его хранения нужно значительно меньше места.
Для сжигания угля больше подходят котлы и печи с чугунными топками и теплообменниками, что является узким местом при его использовании.
Среди недостатков угля следует особо отметить угольную пыль, способную нанести немалый урон интерьеру. Проще говоря, топка углем малоэстетична. Грязь неизбежна даже при самом аккуратном использовании угля, а за работающим оборудованием необходим постоянный контроль со стороны человека.
Дизельное топливо
Дизельное топливо имеет высокую теплоту сгорания. Для сравнения: при сжигании одного килограмма дизельного топлива выделяется столько же тепла, как и при сжигании 2,9 кг дров. Но и при этом соотношении стоимость единицы, получаемой при этом, тепловой энергии в значительной мере проигрывает стоимости единицы тепла, выработанной при сжигании дров или угля. Причина в высокой цене на солярку, составляющей в среднем 27р/л.
Основным достоинством дизельного топлива является возможность его сжигания в котлах с надежными системами автоматического контроля.
СУГ или сжиженный газ имеет теплоту сгорания практически равную теплоте сгорания метана, но стоимость тепловой энергии, получаемой при его сжигании, уступает только стоимости дизельного топлива и электроэнергии.
Это значит, что СУГ не может считаться дешевым и доступным топливом, но может смело претендовать на звание «удобного» топлива, применение которого позволяет устанавливать то же оборудование, что и при использовании природного газа, отдавая предпочтение котлам с надежными системами автоматического контроля.
Еще одно достоинство СУГ состоит в возможности его использования там, где пока нет природного газа, а возможно, никогда и не будет.
При использовании СУГ широкое распространение получала практика применения емкостей большого объема для хранения сжиженного газа (газгольдеров), устанавливаемых в грунт на глубину его промерзания. Несомненно, газгольдер удобен, но его установка требует немалых денежных вложений, что далеко не всем подходит по ряду соображений (кто-то живет в загородном доме временно, а кто-то просто не готов платить за газификацию такие суммы денег).
Из-за высокой стоимости газгольдеров СУГ серьезно проигрывает другим видам топлива.
Электрическая энергия
Электрическая энергия позволяет использовать для обогрева дома различные виды оборудования:
Котлы отопления, нагревающие теплоноситель
Инфракрасные обогреватели, в том числе системы «теплые полы»
Конвекторы
Характерной особенностью теплотехнических приборов, работающих от электричества, является высокий КПД: практически 100% потребляемой энергии преобразуется в тепло. Но, несмотря на высокую эффективность, стоимость единицы тепловой энергии при этом получается самой высокой, что и является основным препятствием на пути широкого использования электричества для обогрева дома.
Следует отметить, что приборы отопления, работающие от электричества, являются самыми удобными в применении. Их использование позволяет поддерживать заданную температуру в помещении, менять режимы работы, выбирая наиболее оптимальный режим. Работой электрического оборудования можно управлять дистанционно. (Такие же возможности есть у современных газовых и жидкотопливных котлов, но реализовать их можно только при подключении к электрической сети).
Природный газ
Использование природного газа позволяет получать наиболее дешевую тепловую энергию. Он удобен, а оборудование, работающее на природном газе, надежно и безопасно. Увы, в некоторые районы нашей страны газ пока не дошел.
Сделать правильный выбор топлива для вашего дома помогут приведенные ниже таблицы.
В домах редко можно увидеть котел, который работает не на природном газе или на твердом топливе. В основном именно газовые или угольные аппараты чаще устанавливают для отопления помещений. Котлы на жидком топливе, несмотря на то что это современные агрегаты с очень хорошими качественными характеристиками и с высокими показателями КПД, у нас большой востребованностью почему-то не пользуются. Чего совершенно нельзя сказать о наших соседях, живущих в странах Западной Европы. Они точно умеют ценить и экономить природные ресурсы. И именно поэтому такие котлы отопления на жидком топливе у них значительно чаще встречаются. Попробуем разобраться детально в принципе устройства таких и рассмотрим их качественные характеристики и виды жидкого топлива.
Котлы на жидком топливе, используемые в быту (рассматривать не станем) могут бесперебойно функционировать и эффективно работать на разном топливе жидкого вида. Дороговатый, но наиболее распространенный и качественный вид горючего - это дизельное топливо.
Такой вид горючего сырья, к сожалению, не может похвастаться низкой стоимостью по сравнению, скажем, с газом или электричеством. А вот продукты переработки топливного масла или нефтяного топлива для печей уже на порядок ниже стоят, чем дизельное горючее. Правда, и коэффициент обогрева у них тоже меньше, примерно процентов на 15 -20. Солярка не требует особо тщательного процесса фильтрации, а вот топливные масла надо все же очень тщательно прогонять через очистительные фильтры.
Виды топлива
Топливо для котлов может быть и биологическим. Если смешать солярку или нефтяное масло с горючим растительным сырьем, то можно получить прекрасный вид горючего - биотопливо. по характеристике немного схоже с видами нефтяного топлива, но стоит чуточку дешевле.
Такой вид отопительного горючего можно встретить в организациях или частных домах, расположенных в непосредственной близости к СТО или возле автопредприятий. А также к территориям, где находится техника для сельского хозяйства. В таких местах отработанного масла хоть «ложкой ешь». И поэтому экономные хозяева пользуются отслужившим моторным смазочным материалом и эффективно его используют для обогрева своих помещений.
Рассмотрим принцип работы устройства, отвечающего за обменные процессы тепла в котлах отопления на жидком топливе. Сгорание жидкого сырья и прогрев теплоносителя в отопительном оборудовании происходит в устройстве, называемом устроен так, что он может эффективно поглощать большой объем тепловой энергии в процессе работы.
Сегодня можно встретить и такие котлы, как конденсационные жидкотопливные агрегаты с еще одной зоной для дополнительного обмена тепловой энергией, позволяющей перерабатывать тепло от выхлопных газов, превращая в дополнительный источник тепла губительные для природы испарения.
По типу материала теплообменники изготовляются из чугуна или стали. Чугунные при бережном обращении прослужат более полувека, но слишком тяжелы. А вот стальные весят меньше, но и характеристики и срок службы у них тоже хуже, чем у чугунных теплообменников.
Принцип работы горелки
Горелки в таких котлах оборудованы дополнительными насосами и вентиляторами, встраиваемого типа. Насос накачивает из бака топливо и распыляет его под давлением в камере теплообменника. Вентилятор отвечает за подачу воздушного потока в количестве, требуемом для правильной и эффективной работы аппарата на жидком горючем. Также вентиляционное устройство отвечает за удаление дыма.
Горелки в агрегатах, работающих на жидких видах сырья, - весьма сложные и довольно дорогие устройства. И они чрезвычайно требовательны к качеству подаваемого топлива. Достаточно простые и не очень дорогие комплектации горелок могут работать только на максимальной мощности, а вот уже более доработанные модели имеют до трех режимов мощности. Это приводит и к увеличению срока эксплуатации устройства, отвечающего за горение, и к экономии топлива.
Горелки в большинстве случаев способны работать только на облегченных видах жидкого топлива. К ним можно отнести и солярку, и моторное масло, и биологические виды топлива. Но производители пошли гораздо дальше, и более современные устройства уже способны перерабатывать густые и менее эффективные виды жидкого горючего. Для этого перед подачей в устройство горения топливное сырье необходимо немного подогреть.
Автоматика управления в котлах, работающих на жидком виде топлива
За согласованную работу горелки и системы обогрева отвечает автоматика. Это позволяет достаточно эффективно и экономно расходовать горючее, а также хорошо справляться с функциями отопления. И при этом фактически не уступать распространенным видам котлов, работающих на газу или твердом топливе.
Многие тепловые агрегаты могут работать автономно в системах отопления, которые называются «умный дом», только при наличии качественного жидкого топливного сырья. Включение и выключение автоматики в таких котлах ведется дистанционно.
Котлы на жидком топливе и их разновидности
Существует два вида таких агрегатов. Одноконтурные и двухконтурные.
Отопительное оборудование с одним контуром выполняет функцию обогрева только системы отопления. А двухконтурные модели котлов нагревают и топливо, и проточную воду, проходящую через теплообменник. Но специалисты часто не советуют выбирать агрегаты, имеющие больше одного контура. Они советуют установить раздельно котел и водонагреватель накопительного действия. Немного дороже обойдется установка раздельного оборудования, но это себя, бесспорно, оправдает при дальнейшей эксплуатации.
Универсальные
Отопительные аппараты могут быть и комбинированными. Они имеют название "универсальные комбинированные котлы".
Такие котлы способны работать на всех существующих видах топливного сырья. Причем переход от одного вида к другому можно производить сразу же, как только используемое сырье закончится.
Классификация отопительных универсальных агрегатов
По виду используемого сырья бывают четырех модификаций.
- В них можно комбинировать, к примеру, газ и жидкое сырье.
- Можно использовать три вида: жидкое, твердое и газообразное топливо.
- Хорошо себя зарекомендовали модели отопительного оборудования, позволяющие работать на природном газе, электричестве и на различных видах жидкого сырья.
- Ну и самые уникальные агрегаты работают на всех четырех видах веществ, способных производить тепло.
Котлы на жидком топливе: цены (от чего зависят)
Как известно, цена определяется качеством. Как мы уже упоминали, модели отопительных агрегатов с чугунными теплообменниками будут и служить дольше, и стоить больше по сравнению с котлами, изготовленными из стали.
Выбирая агрегат, обратите внимание на стоимость, указанную на котла. Цена на них будет напрямую зависеть от запросов потребителя. Необходимо учесть, что от стоимости марки будет зависеть эффективность работы устройства и количество требуемого ему топлива.
Заключение
О качестве отопительных аппаратов достаточно было сказано. Осталось подвести итог.
В районах, где не проходит природный газ, незаменимым вариантом будет отопительное устройство, работающее на жидком топливном сырье.
Такие котлы, цена которых от 15 до 30 тысяч рублей в среднем, оправдают отопление дома, где принцип обогрева выбран электрический или на твердом топливе. Разрешение на установку и использование таких агрегатов на жидком горючем не потребуется. А расход топлива будет лишь зависеть от площади обогрева, КПД отопительного аппарата и марки, выбранной потребителем.
Итак, мы выяснили, какая на котлы цена и что они собой представляют.
Для эффективного и безопасного сжигания различных видов топлива надо правильно выбирать соответствующие котлы. Поэтому ниже показан процесс горения топлива в котлах различных конструкций.
1. Котлы для сжигания твердого топлива и горение в них
Большинство твердотопливных котлов могут работать на нескольких видах топлива - буром угле, антраците, коксе, дровах, топливных брикетах, торфе и т. д. (рис. 16). Калорийность разных видов топлива существенно отличается, поэтому мощность котла и время работы от одной загрузки на разных видах топлива будет различной.
Рис. 16. Различные виды твердого топлива для котлов
Покупатель, приобретая котел, часто думает, что мощность котла будет одинаковой, независимо от вида сжигаемого топлива. В действительности же падение мощности при сжигании менее калорийного топлива может достигать 25-30% (при соблюдении допустимой влажности топлива). При работе котла на топливе влажностью 30-40% потеря мощности будет еще больше.
Производители указывают, какое топливо необходимо использовать как основное, а какое топливо можно использовать как дополнительное. Желательно использовать основной вид топлива, на нем котел может работать продолжительное время без вреда для него.
Модельный ряд твердотопливных котлов представлен двумя видами котлов: изготовленными из чугуна или стали. Однозначного ответа, какой материал лучше подходит для твердотопливного котла (чугун или сталь), нет.
Производители специализируются как на чугунных, так и на стальных котлах. При выборе твердотопливного котла в первую очередь необходимо учитывать основные характеристики и задачи, с которыми должен справиться котел: мощность, вид топлива, объем камеры загрузки, длительность горения, экономичность и безопасность, а также цену. Понимание особенностей материала твердотопливного котла необходимы для правильной его эксплуатации и обслуживания.
Чугунный котел представляет собой секционную конструкцию. Каждая секция может быть отделена друг от друга. Разборная конструкция удобнее при транспортировке, монтаже или обслуживании котла в случае его поломки или разгерметизации (рис. 17).
Рис. 17. Устройство и основные элементы чугунного котла
Чугун в процессе эксплуатации покрывается сухой ржавчиной, представляющей собой пленку оксида железа (это так называемая химическая коррозия). Как правило, сухая ржавчина не прогрессирует.
Влажной коррозии чугун подвергается значительно медленнее, чем сталь. Чугунные теплообменники можно реже чистить - их КПД, даже из-за появления нагара в процессе эксплуатации, снижается меньше.
Небольшим недостатком чугунного теплообменника является возможность термического удара: если в неостывший чугунный теплообменник попадет холодная вода, он может треснуть, поэтому следует избегать значительной разницы температур между подающей и обратной линиями. Тепловая инерционность чугунных котлов выше, они долго нагреваются, но с другой стороны, и медленнее остывают.
Стальной котел представляет собой цельный моноблок, который собирается и сваривается в заводских условиях.
Котлы, изготовленные из стали, в меньшей степени подвержены разрушению от резкой смены температуры. Сталь эластичнее чугуна и без проблем переносит разницу температур, даже если подпитка котла холодной водой осуществляется в обратную линию. Способность стали легко переносить изменение температуры позволяет твердотопливным котлам со стальным теплообменником более широко использовать автоматику котла. Стальные котлы реагируют быстрее чугунных котлов, они быстрее остывают и быстрее нагреваются.
Однако не стоит забывать, что при больших и частых перепадах температуры у стали возможно появление «усталостных зон» и, как следствие, трещин в местах, ослабленных сваркой. Если стальной котел проржавел или поврежден отложениями солей жесткости, то ремонт, скорее всего, будет просто невозможен - получить сварку заводского качества в домашних условиях практически нереально. Фактически прогоревший стальной котел придется выбрасывать, тогда как у чугунного котла поврежденную секцию мастер просто заменит.
Традиционные твердотопливные котлы (рис. 18) по своей конструкции напоминают обычную печь с окном для подачи топлива, топкой и дымоходом. Топливом для традиционного твердотопливного котла может послужить как уголь, так и дерево. Основным элементом традиционного твердотопливного котла является теплообменник, который обеспечивает передачу теплоносителю тепловой энергии.
Очевидным плюсом традиционного твердотопливного котла малой мощности, пригодного для индивидуального теплоснабжения, является отсутствие электронных плат, автоматики и всевозможных систем управления, которые в первую очередь выходят из строя. Единственное устройство автоматизации - регулятор температуры, работающий по механическому принципу, поэтому традиционный твердотопливный котел является не только достаточно универсальным, но и надежным, способным долгое время проработать без текущего ремонта.
Рис. 18. Традиционная конструкция твердотопливного котла
Пиролизные котлы производят тепловую энергию, сжигая твердое топливо. Пиролизный котел имеет более высокий КПД, а, следовательно, с меньшего объёма древесины можно получить больше тепловой энергии, чем при аналогичной работе традиционного котла.
Сгорание древесины проходит по трем фазам согласно принципу газообразованию при горении дров:
1 - сушка дров;
2 - дегазация (приблизительно 85 % веществ при сгорании дров превращаются в горючие газы, остальные остаются древесным углем);
3 - сгорание - при температуре свыше 600 °C горючие газы окисляются и воспламеняются и образуется горящий слой древесного угля. Приблизительно с 900 оС до 1000 оС происходит термическое разложение древесного угля и окисление углерода в нем.
Имеющийся в котле вентилятор направляет пламя вниз, делая весь процесс сгорания топлива управляемым. Кроме того, постоянная подача в зону горения кислорода гарантирует полное окисление горючих газов. Для этого, в дополнение к основному воздуху, подается предварительно подогретый вторичный воздух для постсгорания.
Котлы длительного горения (котел верхнего горения) - это разновидность твердотопливного котла, в котором подача воздуха и процесс горения ограничиваются верхней частью топливного слоя. Такая схема позволяет загружать в топку одновременно значительное количество топлива. Такие котлы характеризуются как котлы длительного горения и требуют более редкого обслуживания.
Пеллетный котел - это твердотопливный котел, который в качестве топлива использует древесные топливные гранулы. Древесные гранулы изготавливаются из древесных отходов: стружек, опилок и прочих остатков от деревообрабатывающей промышленности.
По своей сути пеллетный котел мало чем отличается от традиционного твердотопливного котла, в котором происходит сжигание древесины. Основное отличие заключается в том, что пеллетный котел кроме топочной камеры снабжен специальным бункером и автоматикой для подачи топлива (рис. 19- 20).
Рис. 19.
Рис. 20.
Рис. 21. Котлы с бункером для топлива и автоматикой его подачи
Рис 22.
Рис. 23.
Рис. 24.
Рис. 25.
Рис. 26.
Рис. 27.
Рис 28.
Рис. 29.
Рис. 30.
Рис. 31.
Рис. 32.
Рис. 33.
Рис. 34.
Рис. 35.
Рис. 36. Устройство котла для сжигания дров (три вида котла)
Рис. 37.
Рис. 38.
Рис. 39. Устройство котла длительного горения на дровах (два вида)
2. Котлы для сжигания жидкого топлива и горение в них
Котлы на жидком топливе конструктивно несколько отличаются от котлов, работающих на твердом топливе.
Для универсальных котлов, предназначенных для сжигания жидкого топлива, поставляют специальную горелку с автоматом безопасности, без которого работа котлов не допускается.
Комбинированные котлы для отопления дома могут использовать не один, а несколько видов топлива. За эту особенность их называют также универсальными. Их основное достоинство - возможность работы при перебоях с основным видом топлива.
В зависимости от комбинаций топлива различают несколько видов котлов, которые отличаются конструкцией и типом горелки.
Особенностью жидко-топливных отопительных котлов является использование мазута, дизельного топлива или керосина в качестве топлива. Основные химические элементы, входящие в состав любого жидкого топлива для котлов отопления, - это кислород, водород, углерод и сера. За счет наличия в составе мазута негорючих минеральных веществ и влаги при сгорании жидкого топлива образуется зола.
Зольность мазутов преимущественно обусловлена содержанием кислородсодержащих соединений, содержащих катионы металлов. Некоторая доля золы образуется из взвешенных частиц (преимущественно силикаты и диоксид кремния). При переходе к более вязким мазутам содержание взвешенных частиц и коллоидных частиц повышается. Зола является крайне нежелательным компонентом продуктов сгорания мазутов, так как, забивает форсунки, ускоряет коррозию оборудования и требует периодической остановки и чистки оборудования котельных установок. Наиболее опасны соединения ванадия (в золе они представлены пятиоксидом ванадия V2O5), резко снижающие стойкость большинства сталей к высокотемпературной коррозии.
Основными свойствами котельного мазута как жидкого топлива, определяющими его применение в котельных установках, являются: содержание серы, вязкость, температура застывания, зольность, низшая теплота сгорания, плотность.
Мазут - это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000), нефтяных смол (с молекулярной массой 500-3000 и более), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8-80 мм2/с (при 100 °C), плотность 0,89-1 г/см3 (при 20 °C), температура застывания 10-40 °С, содержание серы 0,5-3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль.
По количеству серы мазуты делятся на малосернистые, сернистые и высокосернистые с содержанием серы до 0,5 %, 2 % и 3,5% соответственно. Содержание серы в мазутах зависит от исходной нефти, но значительно выше, чем в ней, так как сера концентрируется преимущественно в тяжелых остаточных продуктах. При переработке высокосернистых нефтей содержание серы в мазутах может доходить до 4,3%. Сера содержится в мазутах в активной и пассивной форме. Активная сера вызывает коррозию трубопроводов, подогревателей в резервуарах, теплообменников и хвостовых поверхностей нагрева при температурах металла их стенок ниже температуры точки росы.
В мазутах с нефтеперерабатывающих заводов, как правило, лишь следы воды. Обводнение мазута бывает при перевозках и особенно при подогреве открытым паром. При подогреве мазута открытым паром содержание влаги в мазуте резко возрастает, что не только вызывает потери пара и конденсата, но и снижает качество самого мазута. В результате снижается коэффициент полезного действия КПД котлоагрегатов и надежность работы котельной. При подогреве в открытых резервуарах вода, содержащаяся в мазуте, вызывает вспенивание.
Котельный мазут бывает маловязкий и высоковязкий с большим содержанием смолистых веществ и парафина. Вязкость мазута является важным эксплуатационным фактором, определяющим способность транспортировки, слива, перекачки и сжигания его. С повышением температуры вязкость мазута уменьшается, поэтому все операции с мазутом производят с подогревом.
В зависимости от вязкости котельный мазут бывает нескольких марок, различающихся температурой застывания, которая всегда выше 0 °С. Для наиболее вязких сортов мазута температура застывания - 25 °С и выше, поэтому необходим предварительный подогрев такого мазута: при перекачке до 60-70 °С, а при сжигании до 140 °С.
Температурой вспышки мазута называют такую температуру, при которой пары его образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней огня.
При разогреве мазутов в открытых (без давления) емкостях в целях пожарной безопасности температура подогрева должна быть примерно на 10 °С ниже температуры вспышки. В закрытых емкостях (змеевиках, трубах), находящихся под давлением, топливо можно подогревать мазут значительно выше температуры его вспышки.
В настоящее время на водотрубных котлах (ДЕ, ДКВР) и водогрейных агрегатах (КВ-ГМ) устанавливаются газо-мазутные горелки различных конструкций, удовлетворяющие требованиям экономичной и безопасной эксплуатации. Главным при этом является обеспечение примерно равного качества сжигания и длины факела на обоих видах топлива (природном газе и мазуте). Газо-мазутные горелки представляют собой комплекс из газовой горелки и мазутной форсунки и в зависимости от конструкции предназначены для раздельного или совместного сжигания газового и жидкого топлива. Для установки горелки во фронтовой стенке (обмуровке) котла выполняют амбразуру.
В децентрализованном теплоснабжении используют, как правило, дизельное топливо и легкие сорта мазута. Прежде всего, это обусловлено удобством их транспортировки и хранения, невысокой вязкостью, облегчающей задачу эффективного сжигания, а также низким содержанием серы и золы, что решает проблему загрязнения окружающей среды и сохранности оборудования.
Дизельные котлы - это котлы, работающие на дизельном топливе, при этом всегда есть возможность заменить дизельную горелку на газовую (благодаря этому данные котлы можно считать универсальными). Горелки к дизельным котлам подбираются исходя из мощности котла. Дизельные котлы - это оптимальное решение, когда газ еще не подведен, но планируется его подвод. В этом случае не потребуется покупать еще один котел и изменять систему отопления и горячего водоснабжения, а достаточно будет просто поменять горелку на газовую.
Рис. 40.
Рис. 41.
Рис 42. Устройство котлов для сжигания жидкого топлива
Рис. 43. Устройство котла для сжигания жидкого топлива (два вида)
Рис. 44. Устройство котлов для сжигания жидкого топлива
3. Котлы для сжигания газа и горение в них
Рис. 45.
Современные котлы отопления на жидком топливе, несмотря на техническое совершенство и способность эффективно отапливать здания в отсутствие подключения к магистрали централизованного снабжения природным газом, редко встречаются в наших домах. При этом в странах Западной Европы, обладающих более развитой инфраструктурой и трепетно относящихся к проблемам экономии, процент подобного оборудования в общей массе теплогенераторов выше. Предлагаем разобраться вместе, чем хорош и чем плох жидкотопливный котел отопления (ЖТКО) и в каком случае его установка в отечественных условиях себя оправдывает.
На каких видах жидкого топлива работают жидкотопливные теплогенераторы
Бытовые (промышленных это не касается) ЖТКО способны работать на следующих видах топлива:
- Дизельное топливо - наиболее качественный, но и дорогой вид жидкого топлива. Эксплуатационные затраты при его использовании сравнимы, а при некоторых условиях и выше, чем при отоплении электроэнергией и сжиженным газом.
- Топливное масло или нефтяное печное топливо - продукт перегонки нефти, схожий с дизтопливом, но получаемый из более тяжёлых фракций. Его теплотворная способность на 15-20% ниже, зато цена почти в два раза меньше. Топливное масло нуждается в более тщательной фильтрации, чем «солярка».
- Биотопливо - растительные горючие масла, как правило, используются в смеси с дизтопливом или нефтяным маслом. Характеристики растительных масел схожи с нефтяными, стоимость несущественно ниже.
- «Отработка» - отслужившее техническое смазочное масло, слитое из механизмов. Для автопредприятия, СТО, базы сельхозтехники это находка, ведь топливо ничего не стоит. Частникам редко удаётся найти дешёвый и постоянный источник отработанного масла.
Теплообменники жидкотопливных котлов
Теплообменник - устройство, в котором происходит сгорание топлива и нагрев теплоносителя. В современных котлах он имеет развитое оребрение, позволяющее отбирать максимальное количество тепла в процессе горения. Появились и конденсационные ЖТКО с дополнительной секцией теплообменника, позволяющей утилизировать вторичное тепло отходящих газов. Циркуляция теплоносителя организована по принципу «водяной рубашки».
Теплообменники могут быть изготовлены из чугуна либо стали. Чугунные дороги, тяжелы, боятся термических и механических ударов, зато при аккуратном обращении очень долговечны, служат не менее полувека.
Даже стальные теплообменники жидкотопливных котлов весьма тяжелы, не говоря уж о чугунных, поэтому ЖТКО выпускаются только в напольном исполнении.
Существуют и комбинированные теплообменники из чугуна и стали
Вентиляторные горелки и управление ими
- Горелка для жидкого топлива имеет встроенные насос и вентилятор. Первый всасывает из бака топливо, впрыскивает под давлением и распыляет его в теплообменнике, второй принудительно подаёт воздух в дозированном количестве, необходимом для горения. Наличие вентилятора заодно повышает эффективность дымоудаления. Жидкотопливная горелка - сложное и недешёвое устройство, чувствительное к качеству топлива. Установка предварительных фильтров и их своевременная замена для его очистки обязательна. Простые и дешёвые горелки могут работать только на максимальном режиме, более совершенные имеют 2-3 ступени мощности. Это способствует снижению потребления топлива и увеличению срока службы оборудования.
Большинство горелок работает на относительно лёгких видах топлива: дизельном, нефтяном масле, биотопливе. Но существуют и горелки с предварительным подогревом топлива для более густого и менее горючего отработанного технического масла, а также универсальные, способные эффективно сжигать все виды. Горелки для «отработки» и универсальные стоят ощутимо дороже обычных.
Универсальная горелка, способная работать на отработанном масле.
- Автоматика управления современных ЖТКО согласовывает работу горелки с системой отопления в целом, позволяет добиваться экономного расхода топлива и оптимального теплового режима, ничем не уступающего по комфортности газовому и электрическому отоплению. При наличии качественного топлива оборудование работает полностью автономно, многие теплогенераторы могут быть встроены в систему «умный дом», управляться дистанционно.
Вентиляторная горелка распыляет топливо в камере сгорания теплообменника под давлением, воздух также нагнетается
Типы жидкотопливных котлов
О различии горелок по типу топлива мы уже упомянули, о наличии разных ступеней мощности тоже. Пару слов о форм-факторе котлов: горелка может располагаться внутри корпуса теплогенератора либо снаружи. Во втором варианте она является легкосъёмной и может быть за пару часов заменена на газовую. Ещё пару десятков лет назад универсальные теплогенераторы газ/жидкое топливо считались рациональным выбором. Но сегодня, когда появилось конденсационное газовое оборудование с модулируемыми горелками, а универсальные котлы из-за невозможности изменения конструкции теплообменника существенно уступают им по КПД, двухтопливное решение уже нельзя назвать актуальным.
По возможности нагрева воды для горячего водоснабжения ЖТКО делятся на:
- Одноконтурные, имеют только контур для нагрева теплоносителя.
- Двухконтурные с проточным нагревателем, горячая вода проходит непосредственно через выделенную секцию водяной рубашки.
- Двухконтурные со встроенным бойлером.
На заметку: дороже обойдётся, но даст наиболее комфортное горячее водоснабжение установка пары одноконтурный котёл + накопительный водонагреватель косвенного нагрева (бойлер) литров на 100-150.
Сколько топлива потребляет ЖТКО и насколько это дорого
Производители зачастую «стесняются» указывать «аппетиты» своих теплогенераторов. Но мы сможем прикинуть приблизительный расход топлива для жидкотопливного котла отопления самостоятельно. На максимальном режиме горелка потребляет количество дизтоплива, примерно равное её мощности, делённой на 10. То есть, котёл (горелка, если точнее) 20 кВт «скушает» 2 литра «солярки» за час непрерывной работы или 48 в сутки. 20 кВт - этого вполне достаточно для дома площадью 200 м2 в климатических условиях Центральной России. Итак, примем, что 3 месяца в году котёл работает с нагрузкой 75% от максимальной, 3 месяца - 50% и ещё 3 - 25%. Итого получаем 6480 литров за отопительный сезон. Добавим 10% на горячее водоснабжение, получим 7 128 литров или 7,1 м3. Топливного масла потребуется больше, 8,550 литров или 8,5 м3. Нужно понимать, что это очень усреднённые данные, они не учитывают ни уровень исполнения самого котла, ни степень утепления дома. Эффективно теплоизолировав здание снаружи, расход топлива можно уменьшить раза в два, а перейдя на низкотемпературный режим - ещё на четверть.
Про цену топлива говорить не будем, она постоянно меняется и зависит от региона. Чтобы точно просчитать эксплуатационные расходы, нужно найти местных оптовых поставщиков и узнать, в какую сумму обойдётся загрузка того или иного вида топлива в хранилище с учётом транспортных расходов. К слову, в отличие от «солярки», топливное масло не везде и не всегда можно приобрести.
На заметку: в эксплуатационные расходы также следует включить цену замены фильтров, хотя это и несопоставимо меньше самого топлива.
Где и как хранить топливо
Не всегда потребители учитывают необходимость строительства топливохранилища при выборе теплогенератора, а продавцы оборудования им об этом тактично не напоминают. «Солярку» в канистрах не навозишься, к тому же покупать оптом значительно дешевле. Оптом - это значит бензовозом. Самый маленький - на шасси «Газели», вместимость его цистерны - 1,3 м3. Следующий - шасси ГАЗ 3309, он привезёт 4,9 м3. Далее имеются 6,2, 6,5, 6,8 м3 и так далее, максимум 15,8 м3. В стоимости топлива немалую долю «тянут» транспортные расходы, поэтому возить по полцистерны невыгодно. Исходя из этого и сезонной доступности проезда тяжёлого автотранспорта вместимость топливохранилища рекомендуется принимать в пределах 0,25-1 годовой потребности и не меньше доступной в регионе автоцистерны.
Строительные и противопожарные нормы разрешают хранить в котельной запас топлива всего лишь в 50 л, поэтому вместительное топливохранилище должно быть устроено за пределами дома либо в изолированной от здания противопожарной стеной пристройке с отдельным входом. Закапывать, как часто делали раньше, металлический резервуар (к примеру, списанную цистерну) в землю, не рекомендуем. Грунт промерзает, ёмкость и трубопроводы нужно теплоизолировать, сталь со временем корродирует, осуществлять контроль за герметичностью ёмкости невозможно. А новый, долговечный металлический резервуар весьма дорог.
Существуют полимерные топливные резервуары для размещения в грунте, они не подвержены коррозии, но не столь прочны, как стальные
Для небольшого объекта, каковым является частный жилой дом, рациональнее соорудить отдельное хозяйственное строение или пристройку к дому, где можно будет поддерживать положительную температуру. Ёмкости - стандартные полимерные баки, чаще используют на 1000 л. Они компактны, занимают немного места, имеют все необходимые технологические отверстия для объединения в систему, относительно несложно загружаются и очищаются.
Топливохранилище частного дома на 3 м3 в отапливаемом помещении - удобно и безопасно.
На заметку: следует учитывать, что топливохранилище должно иметь удобный подъезд для спецавтотранспорта.
Плюсы и минусы ЖТКО
Собственно, мы уже упомянули все достоинства и недостатки жидкотопливных котлов, но на всякий случай повторим их:
Плюсы:
- Высокая степень автоматизации, возможность создавать максимальный тепловой комфорт.
- Полная автономность от других источников энергии (помимо электроэнергии, но потребности в ней невелики, можно обойтись генератором)
Минусы:
- Высокие эксплуатационные расходы.
- Необходимость иметь вместительное топливохранилище, не допускать замерзания его и трубопроводов.
- Вентиляторные горелки довольно сильно шумят, через стенку хорошо слышна их работа.
- ЖТКО следует располагать в отдельном помещении с хорошей вентиляцией, желательно никак не связанным с жилыми помещениями - «аромат» дизтоплива неистребим.
Современная котельная на жидком топливе - чистое помещение, вы не увидите в нём луж «соляры» на полу. Но специфический запах топлива всё равно просачивается
Итак, кто же установит в своём доме ЖТКО? Во-первых, тот, у кого нет и в ближайшей перспективе не предвидится прокладка газопровода. Во-вторых, человек не бедный, предпочитающий заплатить больше денег, но получить комфортные условия проживания. В-третьих, тот, в чьём доме отсутствуют достаточные для организации альтернативного отопления электрические мощности, а топить дровишками его не устраивает.
В заключение скажем, что жидкотопливные котлы - довольно сложная техника, требующая профессионального обслуживания. Поэтому установку, подключение и сервисные работы должны проводить специалисты, обладающие соответствующей квалификацией.
Видео: подземный дизельный котел
Загрузка...
