Котёл для отопления дома, выбор модели с оптимальными параметрами

Существуют 4 основных типа котлов, они различаются по материалам, которые сжигают для получения тепла:
• Газовый.
• Дизельный.
• Электрический.
• Твердотопливный.

Газовые котлы

Различают множество типов по конструктивным особенностям:
1. Место установки.
• Напольные.
• Настенные.
• Парапетные.

Первые 2 типа различаются исключительно по мощности. 3-тий тип бездымоходный с выводом продуктов сгорания через коаксиальный отвод. Отличается небольшой мощностью 7 – 15 кВт и низким КПД. Устанавливается там, где нет возможности устроить прямоточный вытяжной канал. К преимуществам этого типа можно отнести, что при работе не выгорает воздух в помещении, а так же, сто подключение теплосети можно произвести с любой стороны.

2. Количество контуров нагрева.
• Одноконтурный. Используется только для отопления.
• С двумя контурами, один из которых используется для нагрева воды для бытовых нужд. В свою очередь могут быть 2 подтипов:
- Прочные. Более мощные. Выгодны при не слишком интенсивном пользовании горячей водой.
- Бойлерные. Более габаритны и экономны.

3. Способ розжига горелки.
• Ручной. Установлен на старых моделях. Используются спички или вмонтированный пьезокристал. В котле постоянно горит фитилёк – запальник, за год способный сжечь впустую до 100 м3 топлива, но такие котлы не зависят от наличия электричества.
• Автоматический электророзжиг. Экономный но при отсутствии электричества блокирует работу. Частично эту проблему можно решить, подключив котёл через систему ББП с мощным аккумулятором не менее 650 Вт.

4. Тип горелки.
• Атмосферная, с естественной подачей воздуха.
• Надувная, нагнетание происходит с помощью вентилятора. Возможна установка как дополнительного навесного оборудования на котлы мощностью более 80 кВт. Существенно увеличивает КПД, но издаёт много шума.

5. Тип тяги.
• Естественная. С дымоходом выведенным выше уровня конька крыши. Они энергонезависимы, имеют низкую стоимость и бесшумны.
• Принудительная. Камера сгорания в таких агрегатах имеет закрытый тип. Они более эффективны, и не забирают воздух из помещения для процесса горения, он нагнетается вентиляторами через коаксиальный дымоход, который представляет собой трубу в трубе и используется и для вывода и для нагнетания.

6. Тип камеры сгорания.
• Открытая.
• Закрытая.

7. Материал теплообменника.
• Чугунные. Обычно установлены на напольных котлах. Более долговечны 30-40 лет. Но чутко реагируют на состав теплообменника, чувствительны к механическому воздействию во время монтажа и транспортировки.
• Стальные. Более дешёвые и лёгкие, но прогорают через 15-20 лет.
• Медные. Начали устанавливать в массовые серийные модели сравнительно недавно. Имеют большую стоимость, но убирают практически все недостатки предыдущих материалов. Низкий уровень коррозии и накипи, равномерный прогрев, меньшее сопротивление движению теплоносителя.

8. Способ достигаемой мощности.
• Одно или двух ступенчатые. Регулирующие метод подачи газа в зависимости от сезона.
• С модулятором. Переключатель, регулирующий подачу газа вручную.

Конденсационные газовые котлы

Сравнительно недавняя разработка, действующая по принципу конденсации водяного пара, который содержится в продуктах сгорания газа (до 20%) в основной камере котла. Горячие пары направляются в дополнительный конденсационный теплообменник, где используются для предварительного нагрева теплоносителя. Наиболее эффективно аппарат действует в режиме низкотемпературного теплоносителя при исходящей температуре 50 С и входящей 30 С.

Конденсирующийся пар довольно агрессивная субстанция и потому вторичные теплообменники выполнены из высококачественных материалов. Единственным дополнительным условием установки котла данного типа, является подключение его к канализационной сети.
Производители регламентируют КПД своего изделия на уровне 108% - это просто маркетинговый ход на самом деле КПД самых эффективных моделей не превышают 95%, что тоже не плохо.

Преимущества:
• Высокий КПД.
• Сравнительно дешёвое топливо.
• Широкий выбор моделей различных параметров.
• Полная автоматизация процесса не требует дополнительного присмотра.
• Позволяет отапливать большие площади.

Недостатки:
• Не везде есть возможность подключится к газовой магистрали.
• Необходимо множество разрешений, согласований и отдельный проект газификации строения.
• Чувствительность к качеству топлива вынуждает использовать менее эффективные но более неприхотливые модели или адаптировать существующие.
• Довольно высокие предварительные расходы на установку обязательного дополнительного оборудования – вытяжки, датчики утечки газа и т. д.

Таким образом, идеальный с точки зрения технических характеристик, газовый котёл должен обладать следующими параметрами: стационарный, конденсационный, двухконтурный (с вмонтированным бойлером) котёл с медным основным и силуминовым конденсационным теплообменником, с полной адаптированной автоматикой и принудительной тягой.

Жидкотопливные котлы

Все котлы данного типа исключительно напольные. Бывают одно и двух контурные, последние с проточным нагреванием воды и бойлерные. КПД у современных моделей в диапазоне 85%-95%.

Преимущества:
• Высокий КПД.
• Широкий выбор мощных моделей до 250 кВт.
• Меньшая пожарная и взрывоопасность.
• Не нужны дополнительные разрешения.
• Полная автоматизация.
• Очень низкое потребление электроэнергии. Для самого аппарата до 200 Вт/ч для циркуляционного насоса до 100 Вт/ч. даже на ББП в 500 Вт может работать несколько часов.
• Возможна установка в местах, где отсутствует газовые магистрали или получение разрешения на установку газового котла невозможно.

Недостатки:
• Дорогое топливо – на втором месте после электричества.
• Необходимо иметь специальный резервуар для дизельного топлива в отапливаемом помещении.
• Неприятный запах.
• Высокий уровень шума.
• Высокие требования к качеству топлива. Иначе существенно снижается КПД.

Расчёт расхода дизельного топлива
Используя усреднённую пропорцию 1 кВт на 10 м2 площади дома. При уровне КПД более 85 % котёл потребляет 1 л топлива в час на каждые 10 кВт мощности. Учитывая, что отопительный сезон в средней полосе составляет 100 дней при максимальной загрузке и 100 при половинной, то для отопления дома в 150 м2 понадобится около 5 т. солярки.

Потребление можно существенно снизить, если качественно утеплить помещение и установить термостат на более низкую температуру теплоносителя – до 500С, при этом большая нагрузка придется на циркуляционный насос, чтобы температура в отапливаемом помещении не слишком снизилась.

Установка жидкотопливного котла
Существуют требования, которые необходимо выполнять в процессе монтажа этого оборудования:
1. Установка в отдельном здании или хорошо изолированном помещении.
2. Устройство принудительной приточной вентиляции и хорошей вытяжки.
3. Устройство большого «складского» бака для топлива, желательно внутри отапливаемого помещения. При низкой температуре дизельное топливо становится вязким и сгорает не полностью, КПД котла снизится, а копоть от горения может засорить форсунки.
4. Поверхности в котельной должны быть облицованы негорючими материалами.
5. Объём подключаемого непосредственно к котлу бака не должен превышать 900л.

Электрические котлы

Различают такие типы электрических котлов:

По способу установки:
• Настенные.
• Напольные.

По потребляемой электроэнергии:
• Однофазные – 220 В
• Трёхфазные – 380 В.

По области применения:
• Одноконтурные.
• Двухконтурные.

Самая принципиальная характеристика – это способ нагрева теплоносителя.

1. Тэновые. Состоят из:
• Нагревательный элемент – тэн.
• Нагревательный бак – обычно медный и гальванизированный.
• Регулирующая автоматика.

Преимущества:
• Недорогой.
• Занимает немного места, некоторые модели имеют оригинальный дизайн.
• Прост в эксплуатации, не требует присмотра.
• Прост в монтаже, не требует дополнительных разрешений.
• Хорошая система регулировки, укомплектована двумя типами датчиков (обычно входят в комплект) – слежения за температурой теплоносителя и общей температурой воздуха помещения.
• Возможность использования любого типа теплоносителя (вода, антифриз и т. д.).

Недостатки:
• Образовывается накипь на тэнах, что снижает КПД.

2. Электродные. Не имеют нагревательного элемента в качестве, которого выступает особенным образом подготовленный теплоноситель. Обычно это раствор дистиллированной воды и пищевой соды, который имеет определённое сопротивление. КПД и эффективность котла напрямую зависит от того насколько приготовленный раствор близок по параметрам к указанному в спецификации данной модели.

Преимущества:
• Компактный.
• Недорогой.
• Плавный выход на номинальную мощность.
• Безопасный. В случае утечки теплоносителя котёл просто перестаёт функционировать, без каких либо последствий.

Недостатки:
• Довольно сложная подготовка теплоносителя.
• Для достижения высокой эффективности система отопления должна быть новой или капитально очищенной.
• Нельзя использовать антифриз.
• Стабильная циркуляция в определённом диапазоне. При недостаточной скорости возможно закипание теплоносителя, при большой – котёл не запустится.
• Необходима периодическая замена электродов.

3. Индукционные. В качестве нагревательного элемента выступает толстый ферромагнитный сердечник, который нагревается от эффекта магнитной индукции. Состоит из:
• Сердечника или короткозамкнутого трубопровода.
• Внешней обмотки индуктивной катушки.
• Корпус.
• У некоторых высокоэффективных моделей есть высокочастотный преобразователь электричества.

Преимущества:
• Отсутствует тэн.
• Нагревательный элемент не растворяется в теплоносителе, не образуется накипь, может очень долго противостоять коррозии.
• Отсутствуют разъёмные соединения, конструкция элементарна и надёжна.
• Возможно использование любого типа теплоносителя.

Недостатки:
• При утечке теплоносителя возможно расплавление сердечника. (Современные модели снабжены автоматикой и предохранителями.)
• Высокая стоимость.
• У мощных моделей большие габариты.

Основные принципы монтажа
Для установки всех типов электрических котлов не требуется специальные разрешения, кроме использования питания в 380 В. При монтаже обязательно заземление и проведение отдельной линии с УЗО. Сам процесс не представляет особой технической сложности и может быть выполнен самостоятельно. Основное внимание следует уделить на качество соединения котла с теплосетью, и надлежащее сечения кабеля питания.

Твердотопливные котлы

Разделены на несколько типов:
1. Котлы с колосниковой решёткой. Конструкция состоит из теплообменника, топка с колосниками и зольник. Могут быть частично автоматизированы, и оснащены датчиком с механической регулировкой заслонки, или с электрическим наддувом. Но это очень слабо влияет на процесс горения и регулировки температуры.
2. Котлы длительного горения, являются одной из разновидностей котлов предыдущего типа. Отличаются большим объемом топки и наличием автоматизированной линии подачи топлива.
Преимущества:
• Дёшевы.
• Надёжны.
• Используют различные виды топлива, не прихотливы к его качеству.
• Энергонезависимы.
Недостатки:
• Очень низкий КПД
• Невозможно точно регулировать температуру горения и теплоносителя.
• Работа циклом с длительной перезагрузкой и чисткой.
• Падает КПД при влажном топливе.

3. Газогенераторные котлы. Принцип действия, которого – это сухая перегонка деревянного топлива, в результате которой выделяется пиролизный газ. Именно он смешавшись с горячим воздухом горит и нагревает теплоноситель.

Преимущества:
• Высокий КПД – более 85%.
• Большие интервалы загрузок – до 3 суток.
• Широкие возможности регулировки температуры.
• Полное сжигание материалов.

Недостатки:
• Требуют подключения электричества.
• Требуют особо подготовленного топлива и отдельного помещения для его храниния.
• Очень чувствительны к качеству топлива.
• Нуждаются в регулярной футеровке камеры сгорания.
• Дорогие.

Основные принципы монтажа
Все без исключения твердотопливные котлы нуждаются в:
• Хорошей системе вентиляции и вытяжке, которую требуется регулярно чистить.
• Наличие открытого расширительного бака, или мембранного большого объёма, не менее 10% от общего объёма системы.
• Разница температур исходящего теплоносителя и обратки не должна быть выше, чем 200С.
• Нельзя производить установку с жилых помещениях – кухни прихожие.
• Основание котла должно быть выше на 500 мм от общего уровня.

Расчёт необходимой мощности котлов всех типов

Обычно подбор котла производится по усреднённым параметрам 10м2 площади помещения на 1кВт, но такоё коэффициент не учитывает множество параметров и вырабатываемой мощности может оказаться недостаточно. А если покупать с большим запасом то существенно возрастут первичные затраты.

Мощность котла использующего любой тип топлива можно рассчитать по формуле, которая учитывает теплопотери здания исходя из материалов постройки. Перевести теплопотери в мощность можно по отношению 1 кВт/ч = 860 ккал/ч.

Формула: Q = K * V * PT, где
Q – Показатель теплопотерь;
V – Общий объём строения;
PT – Перепад между температурами снаружи и внутри сооружения.
K – Коэффициент теплопередачи материала стен здания.

• Здание из дерева – 3-4;
• Здание из кирпичей в 1 слой – 2-3;
• Здание из кирпичей в 2 слоя – 1-2;
• Здание с утеплителем (коэффициент утепления может указываться на упаковке материала) – 0,6-1.

Необходимо учитывать следующие факторы:
• Площадь остеклённых поверхностей (окна, зимний сад и т. д.);
• Наличие естественной или принудительной вентиляции;
• Использование котла для нагрева воды.

В среднем полученную из формулы мощность необходимо увеличить в 1,5 раза, и полученное ещё на 10-40% в зависимости от интенсивности использования воды (10% на человека).

Таблица сравнения относительной стоимости основных параметров.

Вследствие постоянного и быстрого изменения цен на все компоненты приведённые в таблице, указывать их реальную стоимость, даже в широком диапазоне, не представляется целесообразным. Поэтому указана разбивка по местам, где I место – самая высокая стоимость, а IV – самая низкая.
Как видно из приведённой таблицы, несмотря на разработку новых технологий, самым выгодным (а может самым привычным) типом отопления остается газовое. С некоторым отставанием идёт твердотопливное, в местах которые не имеют централизованной поставки газа, оно будет лидировать. Электрическое отопление устанавливать для обогрева больших площадей не выгодно. Но в качестве дублирующего и аварийного, несомненно, можно использовать.