Принцип работы газовой котельной и устройство в частном доме

Главная / Котельные

Котельная – это комплексная инженерная система, состоящая из большого количества механизмов и узлов предназначенных для выработки тепловой энергии на производственные нужды и теплоснабжения жилых и общественных зданий.

Котельная на предприятии, как источник тепла, тесно связана с инженерными сетями расположенными, как на ее территории, так и вне.

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.

Все чаще для отопления и горячего водоснабжения в домах используются котлы. Они компактны, мощны, удобны в эксплуатации. Газ на сегодняшний день обходится дешевле, чем другие виды топлива. Если вы задумываетесь об установке такого оборудования у себя дома, важно понять, как работает газовый котел. Это поможет вам быстрее разобраться в управлении техникой и успешно ее эксплуатировать.

Как устроен газовый котел

Из чего состоит техника? Ответ на этот вопрос важно знать каждому пользователю, потому что при работе могут возникать разные ситуации. Кроме того, знания об устройстве газового котла и его составляющих помогут выбрать ту модель, которая подходит именно для вашего помещения.

Основные узлы

Горелка. Прямоугольная конструкция оборудована форсунками. Через них газ попадает в горелку и распределяется. Так поверхность радиатора равномерно прогревается по всей поверхности.

Существует две разновидности горелки:

• Атмосферная. Устанавливается возле дымохода. Принцип работы прост: воздух для поддержания пламени забирается из помещения. В этом случае обязательно наличие окна и нормальной вентиляции. Преимущество атмосферного типа — независимость от электроэнергии. Чаще встречается в моделях напольного типа.

• Турбированная. Работа такого котла не зависит от наличия тяги в дымоходе и вентиляции, так как встроенный вентилятор принудительно выводит продукты сгорания через коаксиальный дымоход. Вывод может быть сделан в стене. Встречается в котлах настенного размещения. Основной недостаток – энергозависимость.

Теплообменник представляет собой короб, внутри которого расположены трубки. По ним циркулирует вода. Узел может состоять из разных сплавов, что сказывается на сроке его эксплуатации. Двухконтурный прибор оснащен двумя радиаторами, одноконтурный — одним. Разновидности:

• Стальной. Самый простой и дешевый вариант. Материал устойчив к перепадам температур, однако обладает низкой теплопроводностью и недолговечностью.

• Медный. Это стойкий к коррозии и перепадам температур сплав. Медь в семь раз лучше стали проводит тепло, поэтому радиатор обходится дороже. Имеет ограниченную температуру нагрева.

• Чугунный. Устойчив к коррозии и высоким температурам. Хорошо проводит тепло, но обладает большим весом. Поэтому чаще используется для напольных котлов в виде разборной конструкции.

Циркуляционный насос создает давление в системе для постоянной циркуляции воды. Не во всех моделях есть насос. Но если вы выбираете технику для газового отопления, он должен присутствовать в конструкции.

Расширительный бак. При нагреве теплоноситель расширяется, поэтому бак принимает его излишки во избежание аварийной ситуации.

Дымоотвод. В атмосферных моделях труба соединяется с патрубком корпуса и выводится к дымоходу. В турбированных типах котлов создается коаксиальный дымоотвод, другой конец которого присоединяется к отверстию в стене.

Электроника и модуль управления включает датчики, проводки, схемы: все, что позволяет устройству стабильно функционировать.

Автоматика безопасности. Это сенсоры, которые защищают прибор от таких неполадок:

• отсутствие тяги;
• перегрев;
• отсутствие пламени в горелке.

Если система дает сбой, датчики посылают сигнал модулю управления и работа изделия прекращается.

Принцип работы

По магистрали в систему поступает холодная вода. Через насос циркуляции она подается в теплообменник. Открывается газовый клапан, и в горелку через форсунки поступает топливо. Срабатывает электрод розжига, от чего газ загорается.

Котел работает на отопление или обеспечение горячего водоснабжения (ГВС). Переключение происходит с помощью трехходового клапана. В процессе работы продукты сгорания выводятся через дымоход. При достижении установленной температуры пламя гаснет. Некоторые модели имеют наружный термостат, поэтому при понижении температуры сразу включают нагрев.

Ниже представлена схема работы:

Разновидности и классификация

Как должен работать котел? Это зависит от его разновидности.

По способу установки техника делится на два типа:

• Настенные. Небольшие приборы малой и средней мощности. Часто устанавливаются в квартирах и домах с небольшой площадью. Размещение на стене экономит свободное пространство.
• Напольные. Габаритные конструкции, для размещения которых понадобится много места. Зато они способны одновременно отапливать и обеспечивать ГВС большие площади.

По строению дымоотвода, типу отвода продуктов сгорания:

• атмосферные;
• турбированные.

Режимы их работы мы описывали выше.

По функциональности:

• Одноконтурные. Обеспечивают оптимальную работу на отопление.
• Двухконтурные. Оснащены двумя радиаторами, поэтому могут обеспечивать систему отопления и наполнять краны горячей водой.

Разновидности горелки:

• Модулируемая. Плавная автоматическая регулировка силы пламени.
• Обычная. Без какой-либо регулировки.

По типу поджига:

• Пьезорозжиг. Запуск проводится путем нажатия кнопки и деформации пьезоэлемента. Преимущества розжига в энергонезависимости. Недостатки: постоянный ручной запуск, большой расход топлива.
• Электронный. Срабатывает встроенный трансформатор, который управляется автоматикой.

По принципу работы:

• Конвекционные. Обычная схема, по которой тепло при сгорании переходит к теплоносителю (воде).
• Конденсационные. Кроме обычного нагрева устройство использует тепло водяного пара. Конденсат скапливается в дополнительном теплообменнике. Поэтому модели Аристон Class Premium Evo обладают высоким КПД.

Обычные котлы энергозависимы, но встречаются устройства, которые работают по другому принципу. Они устанавливаются в помещениях с наличием дымохода и обладают открытой камерой сгорания. Зажигание происходит при помощи пьезоэлемента. Некоторые из них (например, «Конорд») имеют чугунный радиатор.

Техника может работать на природном и сжиженном газе, а крепится на стену или устанавливается на пол. Существует вариант парапетной установки — газовый котел крепится на внешней стене, обладает закрытой камерой сгорания и подключается к коаксиальной трубе.

Рассмотрев устройство и особенности водонагревательной техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для своего жилища. Видео поможет вам лучше разобраться в теме:

Многие владельцы частных домов хотят подробнее узнать о принципе работы газовых котлов, так как именно эти устройства используются в качестве основных элементов отопительной системы. Это связано с относительной дешевизной применяемого топлива в виде природного газа. Кроме того, рассматриваемые приборы имеют небольшие габариты и безопасны в эксплуатации.

Базовые элементы конструкции

Прежде чем коснуться непосредственно принципа работы газовых котлов отопления, следует ознакомиться с их строением. Обычно устройства состоят из следующих элементов.

1. Горелка обеспечивает нагрев теплоносителя. Газ подается в камеру сгорания посредством специальных форсунок, которые позволяют равномерно распределить пламя.
2. Теплообменник отдает тепловую энергию жидкости, циркулирующей в отопительной системе.
3. Система автоматики предназначается для безопасности и управления режимом работы.
4. Приспособление для отвода отработанных газов.

Иногда в котел встраивается циркуляционный насос, позволяющий обеспечивать принудительное движение теплоносителя в трубах системы отопления. Однако такие модели стоят дороже. Они не пользуются популярностью у потребителей. Чаще всего насос устанавливается отдельно.

Принцип работы газового котла отопления: схема нагрева

Основная функция отопительного оборудования заключается в подогреве теплоносителя путем прямой передачи тепловой энергии, которая образуется в ходе горения газообразного вещества. Для наглядности ниже рассматривается процесс работы одноконтурного устройства, неспособного обеспечивать нагрев воды для потребительских нужд.

Газ, подающийся под определенным давлением из магистральной сети, попадает в специальную камеру, где и происходит его возгорание. Важно, чтобы данный процесс был полностью безопасным. Мощность горения контролируется при помощи различных датчиков и системы автоматики.

При появлении пламени происходит выделение значительного объема тепла. Оно передается отопительной системе непосредственно через теплообменник, внутри которого циркулирует рабочая жидкость. Нагрев осуществляется снаружи. На теплообменник воздействует струя горящего газа. В качестве материала для этого элемента используется чугун, сталь или медь.

Отвод продуктов сгорания

С устройством и принципом работы газовых котлов примерно стало все понятно, но необходимо понимать, как работают другие важные узлы отопительного агрегата. Немаловажную роль играет система удаления продуктов сгорания. Она может быть открытого или закрытого типа. В первом случае отработанные газы выходят через дымовую трубу системы вентиляции. Что касается подачи воздуха, то она осуществляется из помещения, где установлен прибор без каких-либо дополнительных приспособлений. Турбинные горелки относятся к конструкциям закрытого типа. Они обеспечивают принудительный забор воздуха и отвод газов посредством специальных трубопроводов.

Функционирование системы автоматики

Используемые принципы работы автоматики газовых котлов призваны обеспечить безопасную эксплуатацию и добиться поддержания определенной температуры теплоносителя на протяжении какого-то времени. Приборы оснащаются всевозможными датчиками и терморегуляторами.

Автоматические системы защиты позволяют отключать подачу газа при его временном отключении. Система просто перестанет работать. Ее будет необходимо перезапустить вручную сразу после возобновления транспортировки газа по сетевой магистрали. Это можно сделать за несколько минут.

Современные модели имеют энергосберегающие функции, а также способ защиты от замерзания. Температурный режим теплоносителя регулируется посредством специальных датчиков. Если столбик термометра снизится до 5 градусов, то включение котла произойдет автоматически для прогрева.

Новые модели начали оснащаться системами самодиагностики. В процессе эксплуатации анализируется состояние основных узлов, после чего информация передается на дисплей посредством кодов ошибок. Такой технологичный способ позволяет выявить около 90 процентов вероятных неисправностей.

Принцип работы двухконтурных газовых котлов

Часто требуется не только отопить какое-то помещение, но и обеспечить нагрев воды для бытовых нужд. В этом случае помогут двухконтурные газовые котлы. Принцип работы таких устройств практически не отличается от одноконтурных аналогов. Однако есть дополнительные элементы.

Нагрев воды в контуре ГВС происходит косвенным образом. Чтобы получить горячую воду, необходимо на протяжении всего времени поддерживать определенную температуру в основном контуре для отопления. При нагреве воды будет работать и отопительная система. Такой вариант неприемлем летом, поэтому на обратном трубопроводе устанавливается кран, способный прерывать циркуляцию теплоносителя. В этом случае нагревать будет только вода.

Как функционируют конденсационные устройства?

В обычных приборах продукты сгорания минуют теплообменные поверхности и отдают часть энергии рабочей среде отопительной системы. Отработанные газы отводятся через обычный дымоход. В данном случае теряется определенная часть тепла в виде водяного пара, появившегося при сжигании топлива.

Принцип работы конденсационных газовых котлов несколько отличается. Устройства способны использовать скрытую энергию водяного пара. Они оснащены нагнетающим вентилятором, который имеет изменяемое количество оборотов. В связи с этим камера сгорания является закрытой. Выброс отработанных газов производится при помощи коаксиального дымохода.

Изменяемое число оборотов вентилятора позволяет регулировать соотношение газа и подаваемого воздуха. Конденсационный котел не во всех случаях функционирует с максимальной отдачей. Чтобы прибор работал в экономичном режиме, необходимо поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе менее 57 градусов.

Коэффициент полезного действия конденсационного устройства повышается с уменьшением рабочей температуры отопительной системы. В других ситуациях эффективность несколько снижается. Поэтому такой прибор уместен при использовании с теплыми полами, где рабочий диапазон температур колеблется в пределах 40-45 градусов.

В отличие от обычного котла, конденсационный аналог обладает теплообменником большей площади. В нем отработанные газы охлаждаются до температуры ниже 40 градусов. Процесс конденсации происходит непосредственно в теплообменнике, поэтому он изготавливается из материалов, устойчивых к коррозии.

Как работают настенные приборы?

Для небольших домов вполне подойдут настенные газовые котлы. Принцип работы их примерно тот же, но используются менее габаритные детали и дополнительные элементы в виде циркуляционного насоса и мембранного бака. От обычных аналогов они отличаются компактными размерами.

Как и в случае с напольными конструкциями, настенные газовые котлы могут быть одноконтурными или двухконтурными. Они могут быть оснащены закрытой или открытой камерой сгорания. Устройства фиксируются на стене при помощи специальных кронштейнов.

Принцип работы газового котла настенного типа базируется на наличии сложной системы автоматики, которая считается наиболее капризным блоком в плане технического обслуживания. Она часто дает сбой в процессе эксплуатации устройства. Своими руками отремонтировать ее проблематично, поэтому приходится вызывать специалиста, что приводит к дополнительным расходам.

Правила эксплуатации

Как видно, принцип работы газового котла не так прост, поэтому при использовании необходимо придерживаться ряда правил.

1. Первый запуск устройства должен осуществлять только технический работник специализированного учреждения. Он протестирует корректность работы всей системы.
2. Многие пренебрегают проведением ежегодного обслуживания, но делать этого не стоит. Своевременное удаление загрязнений из камеры сгорания и устранение нагара в трубах позволяет увеличить эксплуатационный период прибора.
3. Желательно избегать таких ситуаций, когда температура поднимается выше 90 градусов. Это может быть губительно для устройства. При эксплуатации рекомендуется придерживаться диапазона от 65 до 90 градусов.
4. Для избежания аварийных ситуаций в ходе работы котла от повышения давления следует подсоединить группу безопасности, состоящую из манометра, приспособления для отвода воздуха и предохранительного клапана.
5. Если при использовании превышен период эксплуатации, отраженный в техническом паспорте, то необходимо проведение экспертизы для безопасной эксплуатации.

Отзывы об устройствах в заключение

Понимая принцип работы газового котла, можно сделать осознанный выбор в пользу той или иной модели. Однако самое главное заключается в определении мощности, которая необходима для нормального отопления жилого дома. Она рассчитывается с учетом общего объема помещений и уровня теплоизоляции ограждающих конструкций. Показатели мощности газового оборудования указываются в техническом паспорте.

Потребители оставляют множество положительных отзывов о настенных устройствах. Они отмечают их компактность и эффективную систему автоматики. При выборе места установки проблем не возникает. О напольных приборах отопления положительно высказываются владельцы больших домов, где есть возможность выделить отдельное помещение для агрегата.

Похожие статьи

Изначально принципиальная схема котельной проектируется под конкретное теплосиловое оборудование. Перед монтажом домашней сети теплоснабжения список водогрейных установок часто меняется либо дополняется. Например, хозяин хочет поставить в топочной второй котел, бойлер и прочие аппараты, не предусмотренные проектом.

Возникает проблема: как уместить всю отопительную технику плюс элементы обвязки в помещение небольших размеров. Причем котельная в частном доме должна соответствовать нормам проектирования, соблюдение требований = безопасность при эксплуатации. Рассмотрим способы решения этой задачи.

Что можно разместить в топочной

Перед обустройством котельной нужно составить перечень оборудования, которое планируется установить в загородном коттедже. В первую очередь сюда относятся агрегаты, обеспечивающие работу системы отопления, холодного и горячего водоснабжения (ХВС, ГВС), различные электроустановки. Приведем полный перечень:

• источники тепла – котлы на разных видах топлива, внутренние блоки геотермального теплового насоса;
• агрегаты для приготовления горячей воды – бойлер электрический либо косвенного нагрева, газовая колонка, проточный водонагреватель;
• буферная емкость нужного объема;
• гидравлический разделитель (гидрострелка) с коллектором;
• гребенка со смесительным узлом для водяных теплых полов;
• оборудование ХВС и водоочистки – фильтры, гидроаккумулятор, насос, автоматика (реле давления);
• элементы обвязки – трубы, циркуляционные насосы, расширительные баки, запорная и регулирующая арматура;
• домовой электрощит.

Примечание. Накопительный водонагреватель необязательно размещать в топочной. Электрический бойлер можно расположить в ванной, газовую колонку – на кухне. Но если габариты котельной позволяют, лучше собрать все аппараты в одном техническом помещении.

Электрощит тоже допускается устанавливать внутри теплогенераторной, на отдельном простенке. На оставшейся свободной площади можно расположить громоздкую бытовую технику, например, стиральную машину, морозильную камеру.

Из приведенного перечня выбираем необходимое оборудование, руководствуемся проектом либо актуальной схемой отопления и водоснабжения. Рисуем планировку комнаты в масштабе и переходим к проектированию – размещению всех водо– и теплоснабжающих агрегатов. Но сначала придется изучить…

Нормативные требования к котельной

Наиболее точно сформулированы требования норм к теплогенераторным, работающим на природном и сжиженном газе (СУГ). Инсталляция электрокотлов регламентируется ПУЭ (Правилами устройства электроустановок). Четкое описание монтажа агрегатов на твердом топливе отсутствует, действие СНиП II-35-76 «Котельные установки» не распространяется на теплогенераторные мощностью меньше 360 кВт.

Устройство газовых котельных нормируется такими документами:

• СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы»;
• СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию»;
• СП 402.1325800.2018 «Здания жилые. Правила проектирования систем газопотребления»;
• СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Рекомендация. Изложенные в перечисленных документах нормы не согласованы друг с другом. Отсюда возникают разночтения, затрудняющие сдачу объектов в эксплуатацию. Перед строительством топочной посетите офис организации-поставщика газа в вашем регионе и узнайте, какими Правилами нужно руководствоваться.

При устройстве любой котельной лучше следовать указаниям по монтажу газовых теплогенераторов. Причины:

1. Вероятность взрыва либо возгорания твердотопливного котла ничуть не меньше, чем отопителя на природном газе или жидком топливе. Соответственно, надо всегда соблюдать правила пожарной безопасности.
2. В дизельной теплогенераторной присутствует острый запах солярки, котлы на твердом топливе нередко выбрасывают дым внутрь помещения. Значит, нужна вентиляция.
3. Все отопительные агрегаты, сжигающие различные виды горючего, нуждаются в дымоходе.
4. Электрокотлы работают под напряжением 220/380 вольт, сила тока в цепи – минимум 5 ампер. Включение/отключение нагрева сопровождается щелчком контактора. Так что нагреватель просится в отдельную комнату с ограниченным доступом.

Размеры и другие параметры помещения

Топочную нельзя обустраивать в жилых комнатах частного дома. Исключение – местные нагреватели воздуха: газовые и электрические конвекторы, камины, печи на дровах. Где можно размещать котельное оборудование:

• в нежилых помещениях – коридоре, кухне, подвале, цокольном этаже при условии выполнения требований к размерам комнаты и вентиляции;
• во внутреннем помещении на любом этаже дома, специально предназначенном для установки котлов и водонагревателей;
• в пристройке либо отдельно стоящем здании, например, летней кухне или гараже;
• на улице под навесом (если не запрещает инструкция по эксплуатации конкретного аппарата).

Важное уточнение. Автономную котельную, работающую на сжиженном газе (СУГ), недопустимо устраивать в цокольном либо подвальном помещении. Смесь пропана с бутаном тяжелее воздуха, в случае утечки газ стелется над полом и не удаляется естественной вытяжкой.

В санузлах и ванных комнатах ставить газоиспользующие нагреватели нельзя. Теплогенераторная должна иметь окна, расчет площади остекления делается так: на каждый кубометр объема помещения приходится 0.03 м² светопрозрачной конструкции. Функциональное назначение окон в котельной:

1. Организация естественного освещения днем.
2. Отвод ударной волны на улицу в случае взрыва.

Остекление относится к легкосбрасываемым конструкциям. При взрыве газа или перегретого ТТ-котла стекло вылетает в первую очередь, нагрузка от ударной волны на стены существенно снижается. Это особенно актуально для легких каркасных зданий. По той же причине дверь из топочной должна распахиваться наружу.

Требования к объему и размерам котельной теплопроизводительностью до 60 кВт:

• минимальная высота потолков – 2 м;
• кубатура – минимум 8 м³;
• при установке 2 теплогенераторов указанные габариты увеличиваются до 2.5 м и 13.5 м³ соответственно.

Примечание. Мы привели нормы из документа СП 62.13330.2011. Свод Правил 402.1325800.2018 (более новый) уже требует выделить под топочную комнату высотой 2.5 м, минимальный объем – 15 м³. Отсюда разночтения и неприятные нюансы при сдаче котельных в эксплуатацию газовым службам.

Вентиляция теплогенераторной

Во внутренних, пристроенных и отдельных помещениях следует предусматривать естественную вытяжку и приток свежего воздуха. Конкретные требования:

• в котельной с газовыми теплогенераторами количество приточного и вытяжного воздуха равно 3 объемам комнаты в течение 1 часа (трехкратный воздухообмен) плюс подача воздуха на горение;
• для турбированных котлов, оборудованных закрытой камерой, предусматривается наружный забор воздушной смеси на горение;
• для агрегатов на твердом и жидком топливе делается однократный воздухообмен + дополнительный приток на горение (количество указывается в паспорте отопителя);
  

• вытяжка организовывается через вертикальный канал сечением 140 х 140 мм (или Ø150 мм), решетка располагается в верхней зоне котельной;
• приточный воздух подается через входную дверь 2 способами: снизу в полотно врезается вентиляционная решетка либо оставляется щель между полом и створкой (площадь сечения – 0.02 м²).

Дополнение. Если один из котлов потребляет сжиженную пропан-бутановую смесь, в помещении необходимо монтировать 2 вытяжных решетки – одна над полом, вторая – под потолком. Причину мы поясняли выше – СУГ значительно тяжелее воздуха.

Естественная вентиляция – типовое решение для бытовых котельных. Принцип работы следующий: в вертикальном вытяжном канале возникает природная тяга, удаляющая воздух из верхней зоны топочной. Создается разрежение, затягивающее свежие воздушные массы сквозь приточную решетку или зазор под дверью.

Правила устройства дымоходов

Труба для отведения продуктов горения используется в большинстве котельных. Дымоход нужно правильно построить – выбрать удачное место и одновременно соблюсти все требования. Правила прокладки дымовой трубы:

• диаметр (сечение) – не меньше выхода продуктов горения из котла;
• максимально разрешенное количество поворотов трубы на 90° – три;
• вертикальный ствол дымохода прокладывается прямо сквозь перекрытия либо вдоль наружной стены, максимальная длина горизонтального присоединительного участка – 3 м;
• для обхода пристенной трубой кровельного свеса разрешается использовать 2 колена 30°;
  

• верхний срез газохода не должен попасть в зону ветрового подпора, высота трубы определяется по чертежу;
• оголовки дымоходов, подключенных к газовым теплогенераторам, нельзя накрывать зонтами и различными колпаками;
• при проектировании котельной строящегося дома для каждого водогрейного аппарата предусматривается обособленный дымоотвод;
• в топочной существующего дома к отводящему каналу допускается подключать 2 котла.

Уточнение. Присоединение 2 источников тепла к одному вертикальному дымоходу производится на разных высотах с отступом 75 см, как это сделано на фото.

В деревянных и других домах, построенных из горючих материалов, труба прокладывается с противопожарным отступом от стены 50 см. Если конструкция обшита негорючей отделкой (лист металла, асбеста, минерита), указанное расстояние сокращается до 250 мм.

Узел прохода трубы сквозь деревянную стену котельной устраивается по аналогичному принципу. Нужно вырезать проем такого размера, чтобы отступ от стенки дымохода до древесины составлял 50 см. Если применяется изолированная труба типа сэндвич, интервал можно уменьшить до 38 см.

6 требований к размещению оборудования

По части интеграции отопительных и водогрейных аппаратов в помещение котельной нормы довольно демократичны:

1. Котлы, бойлеры, колонки, буферные емкости располагаются согласно инструкции производителя, с учетом удобства эксплуатации и ремонта. То есть, нужно обеспечить свободный проход к оборудованию.
2. Высота монтажа настенных теплогенераторов определяется из тех же соображений и лежит в пределах 1.5…1.8 м.
3. Ширина свободного пространства перед лицевой панелью отопителя – 1 м, расстояние от боковой стенки корпуса до строительной конструкции – минимум 3 см.
4. Если отопитель ставится вплотную к деревянной стене котельной либо подвешивается на нее, поверхность следует защитить несгораемым материалом. Лист металла или асбеста должен выступать за габариты корпуса на 10 см, сверху – на 700 мм.
5. Аналогичным образом защищаются деревянные полы топочной при инсталляции напольных котлов.
6. Минимальный технологический отступ от одного теплогенератора до другого принимается согласно инструкции по монтажу конкретного агрегата, но не меньше 100 мм.

К размещению деталей обвязки котельной – насосов, расширительных емкостей, арматуры – строгих требований нет. Обычно перечисленные элементы крепятся вместе с трубами к стенам.

Справка. Сейчас в продаже имеются блочные (модульные) мини-котельные, собранные по всем правилам. Вы покупаете готовое изделие либо заказываете свой комплект оборудования – производитель изготавливает топочную по индивидуальному проекту. Модуль устанавливается во дворе около дома.

Варианты компоновки агрегатов

Изучив все требования нормативной документации, можем приступать к проектированию топочной и расстановке оборудования. Если вы планируете обустраивать котельную в частном доме своими руками, то необходимо заранее составить список теплосиловых агрегатов и выяснить их размеры. Тогда получится обыграть варианты компоновки на бумаге – нарисовать план комнаты и расставить технику разными способами.

Перейдем непосредственно к рекомендациям, как уместить оборудование внутри котельной:

1. Если осталась возможность поменять габариты помещения, старайтесь уйти от квадратной формы в плане. Поскольку водонагреватели и другие элементы располагаются вдоль стен, середина квадратной комнаты останется свободной, то есть, неиспользуемой.
2. Удачное решение – прямоугольное помещение с окном и дверью на противоположных коротких стенах. Еще вариант: вход и окно сделаны в смежных перегородках, а оставшиеся 2 стены и 2 угла займет оборудование.
3. При недостатке места выбирайте малогабаритные либо подвесные агрегаты. Примеры: настенный бойлер горизонтального монтажа или напольный вытянутый кверху бак типа slim.
4. Как рационально использовать площадь возле окна: установите рядом невысокое напольное оборудование, например, газовый стационарный теплогенератор. Если удачно расположить дымоход, труба почти не перекроет световой проем.
5. Старайтесь максимум агрегатов развесить по стенам на высоте 1.6…2 м, под ними уместится коллектор теплых полов и остальная разводка отопления.
6. Громоздкий теплоаккумулятор задвиньте в угол, но оставьте просветы 5—10 см для прокладки трубопроводов обвязки.
7. Любой напольный котел можно поставить боком вплотную к стене. Тогда с другой стороны останется проход для обслуживания и чистки дымохода, как показано ниже на видео.

Примечание. При катастрофической нехватке места электрический накопительный водонагреватель можно вынести в соседнюю комнату. Бойлер косвенного нагрева переместить сложнее, резервуар подключается несколькими трубами + система рециркуляции.

Сложнее всего разместить в котельной 2 напольных габаритных котла, например, дизельный + пеллетный с бункером. Попробуйте их расположить около длинной стены без окна, там же выполните сборку схемы отопления. Между котлами и другим оборудованием оставьте проход 0.6 м. Рассмотрите вариант компоновки возле противолежащих стен или друг против друга, но тогда придется тянуть магистрали через помещение.

Остаток площади вдоль простенков и перегородок отдайте под систему водоочистки с гидроаккумулятором. Если вам удалось применить только настенные тепловые агрегаты, в котельной останется место для разных полезных вещей – раковины, небольшой ванны для обуви или стиральной машины.

Технологическая схема котельной

После расстановки тепловых генераторов наступает черед подключения аппаратов к инженерным сетям загородного дома – отоплению, водопроводу, электричеству. Все возможные схемы рассмотреть не получится, но мы приведем основные варианты обвязки котлов и водонагревателей в котельной:

1. Простейший вариант – подключение одного двухконтурного котла настенного монтажа. Поскольку агрегат изначально укомплектован собственным насосом, расширительным баком и автоматикой, его можно ставить на кухне либо в коридоре, а коммуникации упрятать в стены. Отделять или пристраивать помещение не нужно.
2. Схема котельной с твердотопливным котлом предусматривает защиту от холодной «обратки» и выпадения конденсата внутри топливника. Ключевую роль играет трехходовой клапан, не пускающий в рубашку теплоноситель из радиаторов, пока контур с байпасом не прогреется до 50–55 °C.
3. Обвязка с теплоаккумулятором повышает эффективность ТТ-котла, который работает в максимальном режиме, отдавая большую часть энергии буферной емкости. Второй трехходовой клапан ограничивает температуру воды на входе в радиаторную сеть, балансировочный вентиль служит для настройки послойной загрузки бака.
4. Типовая схема соединения настенного отопителя с бойлером косвенного нагрева. Температуру в резервуаре отслеживает термостат, подающий сигнал контроллеру котла. Электроника переключает трехходовой электроклапан и поочередно направляет теплоноситель в змеевик водонагревателя или батареи отопления.
5. При необходимости косвенный бойлер включается в малый контур циркуляции ТТ-котла, как изображено на следующей картинке.
6. Схема с двумя котлами – электрическим и дровяным – часто применяется, когда в доме нет газа. Дровяной теплогенератор служит основным источником тепла, электрокотел – вспомогательным (автоматически включается после прогорания твердого топлива).
7. Когда требуется объединить несколько энергоустановок и потребителей в котельной, практикуется схема первичного и вторичных колец. В жилых зданиях малой и средней площади данный вариант успешно заменяет более дорогую гидрострелку с коллектором.

Более подробное описание каждой технологической схемы приведено в соответствующих статьях – способы обвязки теплогенераторов и установка электрокотла своими руками.

Заключение

Сложность компоновки и подключения теплосилового оборудования зависит от размеров и конфигурации помещения, количества агрегатов, числа потребителей. Отапливаемая площадь не всегда играет роль, котельная в доме 100 м² может включать 2—3 теплогенератора, накопительный водонагреватель и теплые полы. Соответственно, схема топочной и монтаж усложняется. В подобной ситуации не помешает консультация эксперта.

По просьбам комментаторов другого поста (#comment_57904834) решил создать серию постов про инженерные системы.

Я намерен сделать 5 частей по системам, с которыми я в разной степени знаком и с которыми сталкивается или не сталкивается большинство участников нашего сообщества: котельные, тепловые сети, отопление, вентиляция, кондиционирование. Посты очень длинные, но при этом информация в них будет самая общая. Рассказывать я собираюсь об общих принципах работы, без глубокого ковыряния и заумных формул, иначе всё повествование превратится в тоскливое болото (да и формулы я помню далеко не все).

Тема первой части не совсем в моей специализации, но в общих чертах, что к чему и как оно работает, всё равно напишу, потому что комфорт в типичной квартире, все эти «прислонить ножки к батарее», «положить триконы, чтобы утром одеть тёплые», да и вообще «не замёрзнуть зимой» начинаются с главного — с котельной. Специалистов прошу сильно меня не ругать и вопросов на засыпку в этой части не задавать, но вот поправлять и исправлять ошибки очень даже прошу.

Итак, вот оно — сердце, пламенный мотор и источник жизни любого района в любом городе средней полосы и выше — котельная:

На данных фотографиях представлена Самарская ТЭЦ (теплоэлектроцентраль). Тепло-электро-централью она называется потому, что вырабатывает не только тепловую, но и электрическую энергию. Каким образом это происходит напишу чуть ниже.

По данным интернета данная ТЭЦ планово вырабатывает 2132 Гкал/ч (гигакалорий в час), а обслуживает третью часть жилого сектора областного центра и более пяти крупных промышленных предприятий (данные с http://so-ups.ru/index.php?id=1430). Третья часть жилого сектора — это ориентировочно 300 тысяч человек. Такая вот махина.

Главный агрегат в любой котельной — это, конечно, котёл:

На данной картинке представлен паровой котёл ДКВР-6,5 без кожуха. Кстати, высота этой штуки 5 метров с хвостиком или почти 2 этажа. В этой серии высота котлов достигает 9,6 метров, а вот например котёлВ ГМ-50-14 в длину имеет 18 метров, в ширину 11, а в высоту 14,6 метра (это, на секундочку, примерно 5 этажей).

Принцип действия такой дурынды заключается в том, чтобы преобразовать химическую энергию топлива (угля, мазута, газа, дерева — да чего угодно, лишь бы горело) в тепловую энергию теплоносителя (воды, пара, хладагента — да опять же чего угодно, лишь бы по трубам бегало).В Проще говоря, мы сжигаем топливо, горячие продукты сгорания нагревают теплоноситель, а он в свою очередь подаётся дальше — либо на нагрев чего-то ещё, либо напрямую в тепловую сеть. Кстати, первичный теплоноситель бегает как раз по тем трубкам, которые в изобилии изображены на картинке выше. По подъёмным трубкам теплоноситель поднимается из нижнего барабана в верхний, по опускным — обратно.

Насколько я знаю, в настоящее время прямая подача первичного нагретого теплоносителя используется только в бытовых котлах, которые устанавливаются в отдельно взятом доме. В промышленных установках первичный теплоноситель всегда идёт на теплообменик, в котором он нагревает теплоноситель вторичный (как раз ту воду, которая потом уходит в теплосети по всему городу):

На картинках выше представлен водо-водяной теплообменник, именно с помощью него происходит теплообмен между первичным и вторичным теплоносителями. Холодная вода бежит по трубкам, а горячая — в пространстве между ними (или наоборот, не помню хоть убей). Через стенки трубок они обмениваются тепловой энергией, одна водичка остывает, вторая нагревается, всё очень просто. Примерно так же выглядит пароводяной теплообменник:

Только у него в трубках всегда течёт холодная (нагреваемая) вода, а в пространстве между ними — пар. Связано это с тем, что пар при охлаждении конденсируется, т.е. превращается в воду, и откачивается снизу через патрубок. Тоже всё просто.

Как видим, существует два основных процесса в котлах: нагрев воды и приготовление пара (прямо так и называется). Если с первым всё понятно, мы сталкиваемся с ним постоянно, то вот паровые котлы — вещь более универсальная. Именно из-за них мы называем котельные тепло-электро-централями.

Добавлю изображение котла ДЕ, чтобы легче ориентироваться:

Так вот, мы нагрели воду в нижнем барабане и за счёт огромного теплопритока вода начинает превращаться в пар, который накапливается в верхнем барабане. Да не просто накапливается, а под большим давлением (представьте, что вы варите пельмешки под крышкой с дырочкой — из этой дырочки происходит чух-пух сантиметров на 20). Под этим давлением пар поступает на пароводяной теплообменник, а дальше инженеры придумали гениальную вещь.

Принцип действия простой донельзя: пар под давлением подаётся в кожух турбины, за счёт его кинетической энергии турбина крутится. А на её валу установлен электродвигатель обратного действия (прошу прощения у электриков, я в этом вопросе ноль, называю как представляю). То есть ротор двигателя вращается, искусственно создавая переменное магнитное поле, а это поле в свою очередь создаёт переменный ток. Одним источником закрываем две потребности — в тепловой и электрической энергии.

Кстати, те самые пресловутые дымовые газы или продукты сгорания после котла через дымовой тракт отправляются в дымовые трубы, по которым всегда можно определить котельную издалека:

Эти трубы не зря такие высокие, в них за счёт разности плотностей горячих газов и холодного воздуха возникает естественное гравитационное давление, которое помогает газам вылететь повыше. А если его возникает недостаточно, то подключают дымовые вентиляторы. Вопрос давления мы подробнее рассмотрим в части о вентиляции.

В принципе, мы рассмотрели основной процесс, происходящий в котельной: сжигание топлива — нагрев первичного теплоносителя — нагрев вторичного теплоносителя — подача его в сеть. После этого весь цикл повторяется, но чтобы описать его полностью, нужно рассказать про остальные части комплекса теплоснабжения.

Теперь детали, цифры, всякие интересные штуки, самые явные отличия от бытовых систем:

1). Основной тип котельных в большинстве крупных городов — газовые с паровыми котлами. В них подача топлива производится через горелки (ГМ, ГМГ и другие):

Но в отдалённых районах, или там, где нет централизованного газоснабжения, используются другие виды топлива, в основном это уголь, мазут, дерево, т.н. гранулы, торф и всякое такое. Сжигание мазута может производиться через газовые горелки, они чаще всего универсальные. А вот для сжигания твёрдого топлива используются колосниковые решётки:

Куски топлива сначала дробят, чтобы скорость горения и передачи энергии были максимальны, затем полученную крошку насыпают на решётку и дальше она как в фильме ужасов медленно движется в раскалённое жерло камеры сгорания. Процесс этот должен происходить непрерывно, т.к. при угасании пламени придётся снова разжигать первую порцию топлива, а это перебой в подаче тепла, печалька у потребителя, увольнение по статье у оператора котельной установки.

2). Вторая необычная в быту деталь была видна в первой, это дутьевые вентиляторы на горелках, вот они на переднем плане у каждого котла:

Из школьного курса химии все помнят, что пресловутое горение — это на самом деле экзотермическая реакция окисления горючего вещества. Иными словами, это реакция топлива и окислителя с выделением теплоты. Окислителем в случае горения топлива в котле является кислород, содержащийся в воздухе (так же как и в случае с газовой горелкой на плите, разве что у котла бомбит повеселее). В качестве топлива примем природный газ, основную массу которого (70-98%) составляет метан. Реакция окисления метана в кислороде выглядит так:

То есть на каждую молекулу метана нужны две молекулы кислорода. Кроме того мы помним, что кислорода в атмосферном воздухе всего лишь 23% по массе. Итого на каждый килограмм метана в газовом топливе нам требуется 8,7 кг атмосферного воздуха (всё это прикидочно, просто чтобы представить порядок цифр).

Так вот, расход газа для котла ДЕ 10-14 (соразмерный с котлами на предыдущих картинках) составляет 710 кубометров в час. Соответственно, воздуха для сжигания этого газа требуется 710 * 8,7 = 6 177 кубометров в час. Шесть тысяч! Это почти два кубометра в секунду. Вот для примера один кубометр кирпича:

И вот для подачи на горелку двух таких объёмов ежесекундно и нужны дутьевые вентиляторы.

3). Все помнят, что вода кипит при температуре 100В В°С. Но на самом деле, температура кипения любого вещества зависит от давления, и чем оно выше, тем выше данная температура (и наоборот). Этим объясняется тот факт, что яичко на высокой горе не сварится в кипятке и останется сопливым, просто давление там ниже и температура кипения тоже.В В котлах же ситуация обратно противоположная.

В водогрейных котлах конечная температура воды может достигать 150В В°С и выше. Кипение при этом не допускается, потому что пар имеет гораздо больший удельный объём, чем у воды (проще говоря, это трах, бабах, фонтан перегретой воды и остановка котельной).В 

Поэтому давление в котле должно быть строго определённым, например для 150 В°С оно составляет не менее 5 атмосфер (для сравнения, это давление человек ощутит на глубине 40 м под водой (1 атмосфера воздушная + по одной атмосфере на каждые 10 м воды).

В паровых котлах ситуация ещё веселее. Температура воды ограничена температурой кипения при определённом давлении, дальше она превращается в пар. А вот у пара эти параметры по сути не ограничены (на самом деле ограничены критической точкой, но там всё сложно и такие температуры на практике не используются). Например, в здоровенном котлеВ ДЕ-25-24-380 пар нагревается до температуры 380В В°С и давления в 23 атмосферы! Это давление на глубине в 220 м.

4). Все обращали внимание на признаки любого индустриального района — огромные ужасные трубы, дышащие ядовитыми газами и отравляющими несчастных горожан, сокращая их без того короткую и печальную жизнь:

На самом деле, это совершенно безобидные устройства — градирни. Их задача, всего-навсего, охлаждать поступающую из тепловой сети воду. Когда осенью запускают котельную, температура на улице достаточно высокая и за счёт низкой теплоотдачи вода в котельную возвращается очень тёплой.В 

Так как регулировать теплоотдачу в котле мы особо не можем, а подавать тёплую воду на нагрев опасно (повышается конечная температура воды, за ней давление, а потом трах-бабах из предыдущего пункта), воду для дополнительного охлаждения подают в эти градирни, где она стекает по стенкам с большой высоты по большой площади и остывает. Так что «отравленные газы» это всего лишь водяной пар.

Кстати, обратите внимание, работают все три градирни и на деревьях висят листочки, это значит что на улице ну прям очень тепло, а котельную уже запустили. По мере похолодания и увеличения теплопотерь их будут отключать.

На этом по котельным всё. Часть абзацев приклеена вплотную к предыдущим, потому что редактор ругается на 51 блок.В  Остальные части буду делать по мере наплыва вдохновения.

Дополнения, замечания и вопросы предлагаю писать в комментариях.

70Используемые источники:

• https://kotle.ru/kotelnye/gazovaya-kotelnaya-na-predpriyatii
• https://cosmo-frost.ru/gazovye-kolonki-i-kotly/ustrojstvo-gazovye-kolonki-i-kotly/kak-rabotaet-gazovyj-kotel-kak-ustroen/
• https://www.syl.ru/article/365105/printsip-rabotyi-gazovogo-kotla-otopleniya-osobennosti-ustroystvo-i-otzyivyi
• https://otivent.com/kotelnaja-chastnogo-doma
• https://pikabu.ru/story/inzhenernyie_sistemyi_chast_1_kotelnyie_3864453