Котел для отопления большинству россиян представляется традиционно стоящим на полу, дымящим через трубу, выходящую выше конька дома, и уж точно стальной или чугунный. За 10–15 лет до конца ХХ века это было именно так в различных вариантах. Но прогресс не стоит на месте — техника стремительно развивается. Стремление к энергосбережению, экономии топлива привело к созданию настенных газовых котлов.
Дальнейшие разработки в сегменте классических газовых настенных котлов привели к созданию экологичных их вариантов, а также конденсатных модификаций. Цель данной статьи — разобраться в положительных сторонах и недостатках вышеперечисленных газовых котлов и, исходя из этого, определить условия наилучшего применения той или иной отопительной техники.
Напольный газовый котел
Напольные газовые котлы изготавливаются из стали или чугуна уже многие десятилетия. Они прошли путь от простого устройства для сжигания газа без элементов безопасности и автоматики управления, с КПД 30–40 % до современных отопительных устройств, обеспечивающих полную безопасность пользователя, автоматически управляемых, с КПД до 90 %. Неизменно осталось одно, — чугунный котел не должен остывать ниже 55–60 °C.
Поэтому такие котлы предназначены для температурного графика отопления 90–70 °C (где 90 °C — температура «подачи», а 70 °C, соответственно, — «обратки»). Конечно, котел может работать и на более низкой температуре «подачи», но при условии, что агрегат не будет остывать ниже 55 °С. Для холодных зимних месяцев — это нормальная температура отопления, но в осенне-весенний период для лучшего теплового комфорта и экономии нужна более серьезная модуляция температуры «подачи».
Хотя бы 40 °С и выше. А это — как раз рабочая температура другого типа оборудования — настенного классического газового котла. При эксплуатации напольного чугунного газового котла на низких температурах (ниже 55 °С) начинается низкотемпературная коррозия теплообменника. Для того чтобы такой котел работал правильно и долго в широком диапазоне наружных температур, необходимо встраивать в систему отопления смесительные узлы и насосы, обеспечивающие возможность широкого диапазона температуры отопления при сохранении достаточно высокой температуры теплообменника котла.
Напольные газовые котлы могут быть одноступенчатыми, с двухступенчатой модуляцией мощности и с плавной модуляцией. Самые дорогие и наиболее удобные — это котлы с плавной модуляцией мощности. У них может автоматически изменяться мощность в небольшом диапазоне 70–100 % от максимальной. Такие котлы более экономичны и работают «мягче» — включаются-выключаются реже.
Одноступенчатый котел работает только на одной установленной мощности, нагревает теплоноситель до заданной температуры и выключается. Недостаток такой работы в том, что котел не имеет возможности приспосабливаться к колебаниям температур, автоматически уменьшая или увеличивая свою мощность. Промежуточным решением между плавной и одноступенчатой модуляциями является двухступенчатая.
Обычно первая ступень — 100 % мощности, а вторая — 70 %. Напольный газовый котел в основном выпускается в исполнении с естественным отводом дымовых газов в дымоход. Иногда встречаются котлы в исполнении «турбо», причем почти всегда это так называемые «дымососы», принудительно отбрасывающие дымовые газы через стену, но не нагнетающие воздух для горения в котел.
Поэтому при установке напольного газового котла с открытой камерой сгорания, необходимо предусматривать отдушину для доступа воздуха для горения из расчета не менее 10 см2 на 1 кВт мощности котла. Данный способ расчета приблизительный и не отражает сложности проектных расчетов. Им можно пользоваться, только чтобы избежать грубых ошибок. При отводе продуктов сгорания природного газа или пропана образуется конденсат, содержащий кислоты.
Поэтому кирпичный дымоход должен иметь вставку из кислотостойкого нержавеющего металла. Кирпичный дымоход без вставки разрушится. Для различной мощности котла предусмотрены вставки разных диаметров. Их размеры указаны в технических характеристиках. Нарушение рекомендаций завода при проектировании и монтаже дымохода, а также его зауживание вызовет неправильную работу котла, вплоть до постоянных аварийных отключений.
Качество теплоносителя для напольных чугунных котлов имеет огромное значение. Хотя на первый взгляд, кажется, что при большом внутреннем объеме теплообменника, наличие внутри него накипи и грязи не послужит причиной больших проблем. На самом деле, отложения внутри теплообменника приводят к снижению КПД котла (1 мм отложений снижает КПД на 5–7 %, далее — в геометрической прогрессии), повышению расхода топлива и температуры дымовых газов.
Причем внешне на работе котла это может не отражаться. Просто растет расход газа по счетчику в силу причин, которые без газоанализатора не понять. Промывка чугунного теплообменника не всегда возможна и эффективна. Многие заводы-изготовители предупреждают, что в случае необходимости в разборке теплообменника, его сборка должна происходить в заводских условиях, а это не всегда возможно. Таким образом, установка напольного газового котла с чугунным теплообменником предполагает наличие на подпитке устройства химводоподготовки.
Установка эта не дешевая, но необходимая. Сравнительно большая масса теплообменника и теплоносителя в нем увеличивают расход топлива в моменты, когда котел выключается (например, после достижения заданных комнатных температур). Это связано с тем, что доступ воздуха к котлу в момент его остановки не прекращается. Естественная тяга дымохода прогоняет воздух через котел, тем самым охлаждая его. В результате, после включения, котел вынужден компенсировать собственные теплопотери, которые вышли через дымовую трубу в атмосферу, снова нагревая большую массу теплообменника и теплоносителя до заданной температуры.
Аргументом в пользу напольного котла является возможность работы без электричества. Но в настоящее время такие котлы выпускают не все производители. Это в основном российские заводы. Из зарубежных это Thermona, Protherm и некоторые другие. Отличительной особенностью таких одноступенчатых котлов является пилотная горелка (которая расходует газ до 1 м3/сут.) и большие диаметры присоединения отопления (до 2?).
Для применения котлов, работающих без электричества, необходимо, чтобы система отопления была с естественной циркуляцией и верхним расширительным баком. Не все монтажники имеют навыки строительства таких систем. Да и появление на рынке источников бесперебойного питания для систем отопления значительно упрочило позиции котлов, применяющих для принудительной циркуляции электрические насосы. Что касается циркуляции теплоносителя и его подпитки.
Обычно циркуляционные насосы устанавливаются на «обратке». Но особое внимание надо обратить на устройство подпитки теплоносителя в котел. Подача холодного теплоносителя непосредственно в разогретый чугунный теплообменник грозит выходом его из строя. Поэтому необходимо тщательно соблюдать технологии подпитки системы отопления, рекомендованные заводомизготовителем котлов. Например, это может быть подпитка предварительно подогретым теплоносителем.
Срок службы котла обусловлен не только сроком службы чугунного теплообменника, который при правильной эксплуатации может быть довольно долгим. Есть износ и других элементов напольного газового котла: электроники, датчиков, газового клапана, встроенных смесительных узлов, насосов и многого другого. Поэтому, учитывая современные европейские законы, защищающие права потребителя, качественный напольный газовый котел известного производителя, заботящегося о репутации своей марки должен проработать 15–20 лет. Но для того, чтобы агрегат столько проработал, необходимо выполнить все из вышеперечисленных условий.
Настенный газовый котел
Настенные газовые котлы для отопления и подготовки горячей воды появились сравнительно недавно и применялись для отопления бытовых объектов небольшой площади. Вплоть до сегодняшнего дня они стремительно развивались и уже есть европейские страны, в которых разрешено устанавливать только настенные газовые котлы. Обусловлено это как стремлением сократить потребление природного газа, так и уменьшить влияние вредных выбросов на окружающую среду.
Напольный газовый котел там утратил свою значительность и актуальность. Современные европейские тенденции развития систем отопления основаны на комплексном использовании всех наименее дорогих источников тепла. Это и использование солнечной энергии днем, а электрической — ночью, энергии отдаваемой тепловыми насосами, твердотопливными котлами и конечно — настенным газовым котлом. Почему же настенный газовый котел так популярен?
Прежде всего, благодаря менее «жестким» характеристикам, делающим его более «гибким» в использовании. Большинство из образцов такого оборудования имеют гораздо больший диапазон модуляции мощности (от 40 до 100 %), чем напольные аналоги. Котел «не боится» любой температуры теплообменника. Поэтому настенный газовый котел с погодозависимой автоматикой может автоматически изменять температуру теплоносителя от 35 до 80 °C без вредных для котла последствий. Это влияет на плавность в работе котла (а значит и долговечность), улучшается микроклимат помещения.
Человеческий фактор исключается из процесса управления температурой теплоносителя в реальном времени, а это приносит ощутимый экономический эффект. Автоматика некоторых котлов (например, Therm) устроена таким образом, что, определив похолодание на улице, котел сразу же начинает работать на более высокой мощности, чтобы исключить малейшее падение температуры в помещении, создавая тем самым максимальный уровень теплового комфорта.
Настенный газовый котел известного и добросовестного производителя имеет в заводской комплектации уже тот необходимый набор устройств (циркуляционный насос, горелка, расширительный бак, автоматика управления, датчики и клапаны безопасности), что он практически сразу готов, после подключения к системе отопления и водоснабжения, начать полноценную работу. Но, разумеется, устанавливая дополнительно комнатные регуляторы и термостаты, модули GSM-связи, датчики наружной температуры и многое другое, можно приспособить котел и его возможности непосредственно к любым требованиям хозяина. Вплоть до управления котлом и контурами системы отопления через интернет.
Огромные возможности для использования дало изобретение настенного газового котла в исполнении «турбо». Камера сгорания такого котла закрыта и герметизирована уплотнениями. Выхлопная труба имеет конфигурацию «труба в трубе», где по внешней стороне в котел приходит воздух для горения, а по внутренней трубе принудительно удаляются дымовые газы. Такой котел может размещаться почти в любом помещении, разрешенном для установки газового оборудования.
Допустим, необходимо установить котел на кухне (поквартирное отопление). Большинство современных городских жилищ имеют кухонную вытяжку и потому установка котла с открытой камерой сгорания здесь недопустима: возможен так называемый «переворот тяги» и дым от котла вместо дымохода пойдет в помещение. Настенный газовый котел в исполнении «турбо» решает эту проблему. Если нет возможности устройства отдушины для доступа воздуха для горения с улицы — это опять предпосылка для установки котла в исполнении «турбо».
Немаловажное значение для настенного газового котла имеет качество теплоносителя. Но простота разборки и возможность замены или промывки теплообменника дает возможность быстро восстановить работоспособность котла в бытовых условиях, прямо на месте установки. Все детали настенного газового котла, пришедшие в негодность в процессе эксплуатации, могут быть заменены на месте. Неисправность теплообменника напольного котла, скорее всего, станет причиной замены последнего.
Габариты настенного газового котла во много раз меньше, чем напольного. Это дает дополнительную возможность установки оборудования в помещение без демонтажа дверных проемов. Были случаи, когда приобретенный напольный газовый котел мощностью 55 кВт приходилось менять на два настенных по 28 кВт, из-за невозможности внести оборудование в помещение котельной. Эти два настенных котла были установлены в составе каскадной котельной, где мощность каскада уже варьировалась в диапазоне 13–56 кВт, в то время как мощность напольного котла 36–55 кВт.
Гораздо больший диапазон модуляции, возможность перераспределения нагрузки на исправный котел, в случае выхода из строя второго — это одни из многих преимуществ каскадной котельной из настенных котлов. Предпочтительнее в дом устанавливать каскадную котельную из двух-трех настенных котлов, чем устанавливать один котел большой мощности. О каскадных котельных упоминалось в предыдущих публикациях [1].
Экологические котлы неоспоримо бережнее относятся к окружающей среде, имеют больший коэффициент полезного действия (на 1–2 %) по отношению к классическим настенным газовым котлам, но и стоят на 15–25 % дороже. В большинстве европейских стран, согласно требованиям, предъявляемым к содержанию вредных веществ в дымовых газах, даже настенные классические котлы (не говоря уже о напольных) запрещены к новой установке.
Поэтому производители котельного оборудования приступили к выпуску и реализации востребованных экологических котлов. Продаются такие котлы и в России. Срок службы качественного настенного газового котла составляет 15–20 лет при соблюдении заданных условий эксплуатации и своевременного технического обслуживания. Все детали заменяемы «на месте», то есть в транспортировке оборудования в стационарную мастерскую необходимости нет.
Современные средства самодиагностики помогают очень быстро устранить проблему иногда даже силами пользователя. Настенные газовые котлы европейского производителя технически не могут работать с КПД менее установленного в технических характеристиках (90–92 %). Подводя итог разговору о выборе настенного или напольного газового котла, решение необходимо предоставить квалифицированному проектировщику, который должен взвесить и определить все обстоятельства и условия для определения наиболее подходящего типа устанавливаемого оборудования.
Но современные тенденции энергосбережения, оставляя напольный газовый котел на третьем месте, выводят настенный газовый котел на второе, а на первое — каскадную котельную из настенных котлов.
