Ваше мнение?

Как давно Вы заменили радиаторы отопления в своей квартире?

Результаты опроса

Архив вопросов

Решение проблемы энергоэффективности котлов на твердом топливе.

29.12.2014

Решение проблемы энергоэффективности котлов на твердом топливе.

Твердотопливные котлы на просторах нашей необъятной Родины являются одними из самых распространенных. Но, каким бы простым ни казался твердотопливный котел, он требует обдуманного и квалифицированного подхода к его монтажу и эксплуатации.

При отоплении твердым топливом главной проблемой является неравномерность температурного режима нагрева дома. Обычно мы начинаем топить котел, когда температура в доме опустилась ниже комфортной. Примерно через час топки температура достигает оптимального значения. Через некоторое время температура еще повышается и становится уже некомфортно высокой. В газовых или дизельных котлах, где легко дозировать подачу топлива, процесс горения легко управляем. В твердотопливных котлах, где закладка – это полная топка процессом горения управлять куда сложнее, в особенности, если топливо это уголь.

Традиционные способы управления котлами на твердом топливе.

При выборе котла обычно руководствуются расчетными теплопотерями дома во время самой холодной пятидневки года. Однако, как известно, действительные теплопотери в течении отопительного сезона  могут быть в несколько раз ниже, производительность же твердотопливного котла можно уменьшить только наполовину, т.к. изготовители, как  правило, не рекомендуют эксплуатировать котел на мощности ниже 50% номинальной,  поскольку это может привести к отложению смол на теплообменнике и ухудшению характеристик котла, а также повысит риск образования угарного газа.

Какие же методы управления существуют сейчас?

  • Метод форточки или открытого окна - рассматривать не будем.
  • В твердотопливных энергонезависимых котлах типа Warmos TT (производитель ЭВАН),  поддувало оснащено заслонкой с термомеханическим приводом (регулятором тяги) и это все управление.
  • Кроме того, велика вероятность перегрева котла из-за превышения его текущей производительности над потреблением тепла системой отопления. Во избежание такой неприятности изготовители часто снабжают твердотопливные котлы встроенным аварийным теплообменником либо предлагают такой теплообменник вместе с необходимой запорно-регулирующей арматурой. В результате срабатывания такого механизма (по достижению предельно допустимого значения температуры котловой воды) открывается проток через теплообменник холодной воды, которая отобрав «лишнее» тепло от котловой воды отправляется в канализацию.

Мы видим, что в любые способы регулирования сводятся к простой утилизации лишнего тепла, на выработку которого мы затратили свои деньги, заработанные непосильным трудом.

Если есть где хранить выработанное тепло, можно эксплуатировать котел исключительно на номинальной мощности, когда его КПД максимален. Более того, можно установить котел существенно большей мощности, чем требуется для отопления даже в самое холодное время года, - в результате загружать и топить его придется гораздо реже, а это существенный плюс с точки зрения эксплуатации. Ну и, разумеется, огромный плюс с точки зрения создания комфорта – возможность регулирования потребляемого тепла системой отопления без оглядки на условия эксплуатации котла.

При использовании традиционных твердотопливных котлов практически невозможно организовать автоматизированную работу системы отопления без включения в отопительный контур теплоаккумулирующих баков.

Принцип действия теплового аккумулятора заключается в том, что в процессе работы котла часть его энергии направляется на нагревание дополнительного объема теплоносителя, находящегося в большой по объему емкости. Принцип работы теплонакопителя основан на использовании высокой теплоемкости воды. Например, 1 литр воды, остыв на 1 градус, может нагреть 1 кубометр воздуха на 4 градуса.

В самом простом исполнении – это теплоизолированная емкость с несколькими патрубками. Зачастую этот бак имеет хорошую теплоизоляцию.


Принципиальная схема подключения теплонакопителя следующая. Теплонакопитель включается в схему между источником тепла (отопительный котел, тепловой насос и т. п.) и системой отопления (радиаторы и т. п.).

Подающий трубопровод от источника тепла подключается к верхнему патрубку, а обратный — к нижнему патрубку теплонакопителя. На обратном трубопроводе устанавливается циркуляционный насос, который отбирает холодную воду из нижней части бака и подает её в отопительный котел. Горячая вода, выходящая из котла, попадает в верхнюю часть бака. Так как горячая вода легче холодной, то интенсивного перемешивания воды в теплонакопителе не происходит, и насос будет отбирать холодную воду до тех пор, пока весь бак не заполнися горячей водой.

Теплоизоляция бака позволяет сохранять воду горячей в течение длительного времени и использовать её в отопительной системе именно в то время, когда это необходимо.

Для передачи тепла от буферного бака к отопительным приборам используется второй циркуляционный контур — подающий трубопровод, подключенный ко второму верхнему патрубку теплонакопителя, и обратный трубопровод системы отопления, подключенный ко второму нижнему патрубку бака. Циркуляционный насос системы отопления подает холодную воду в нижнюю часть бака, вытесняя в подающий трубопровод системы отопления горячую воду из верхней части теплонакопителя. Опять же, ввиду отсутствия интенсивного перемешивания внутри бака, в систему отопления будет подаваться горячая вода до тех пор, пока холодная вода не заполнит весь теплонакопитель.

При этом Вы получаете следующие преимущества:

  • Коэффициент полезного действия твердотопливных котлов увеличивается до 83-88%, что приводит к экономии от 18 до 30% преобразованной тепловой энергии за счет работы в режиме оптимальной эффективности на максимальной мощности до полного сгорания топлива;
  • Уменьшается количество загрузок твердого топлива.
  • Появляется возможность приготавливать  горячую воду в большом объеме. Более не требуется отдельный бойлер для приготовления ГВС.
  • Уменьшается образование дегтя и кислот в камере сгорания, что значительно увеличивает срок службы котла  и дымохода.
  • Срок службы котлов, при использовании теплоаккумулятора поставляемые фирмой ЭВАН, увеличится до 20-25 лет;

Заодно такое устройство может обеспечить дом комфортным теплом в период от нескольких часов до полутора-двух суток после отключения источника тепла.

При использовании теплоаккумулятора в системах отопления, построенных с применением электрокотлов, теплонакопитель позволяет задействовать нагревательный прибор ночью при сниженном ночном тарифе на электричество, а в дневное время суток помещение будет обогреваться «запасенным впрок» килокалориями.

Практическая реализация задуманного.

Многолетний партнер Тайм, производственное объединение ЭВАН на сегодняшний день предлагает 5 серий теплонакопителей. Остановимся на трех наиболее популярных: BU, BUZ, OVALI.

Преимущество этих серий теплонакопителей является возможность инсталляции в абсолютно любую систему отопления – они работают со всеми видами электрических, твердо- и жидкотопливных, газовых котлов, тепловых насосов, а также солнечных коллекторов. Во всех теплонакопителях предусмотрена возможность для подключения дополнительных электрических нагревателей. Для большинства приборов теплоизоляция сделана съемной, что делает монтаж более удобным, значительно облегчает «прохождение» в стандартные дверные проемы. Максимальная температура нагрева воды  95 С. 

Итак, приборы серии BU является представителем классического теплоаккумулятора. Буферный бак с четырьмя патрубками, имеет съемную теплоизоляцию из пенополистирола. Объем 100, 200. 300, 500, 1000 литров.

Приборы серии BUZ представляют более сложное и многофункциональное решение. Они совмещают в себе функции аккумулирования тепла и приготовление горячей воды. Для реализации функций ГВС внутри основного бака теплонакопителя расположен 200-литровый бак. Имеет 3 типа комплектации:

  • BUZ/90 – без змеевика.
  • BUZ/91 – дополнительно оснащен змеевиком, расположенным в нижней части основного бака теплонакопителя, что позволяет использовать два источника тепла. Например, тепловой насос, как основной источник и твердотопливный котел для догрева в период недостаточности мощности теплового насоса.
  • BUZ/92 – имеет два змеевика, один – аналогично модели BUZ/91, второй расположен в баке ГВС и служит для дополнительного подогрева горячей воды от третьего источника тепла. Наиболее эффективна данная модель при подключении к баку ГВС солнечных панелей.

Приборы серии OVALI  – в этой серии функция ГВС реализована иначе. Теплонакопители оснащены змеевиками, так называемой, «обратной зарядки». Холодная хозяйственная вода, проходя по змеевику, нагревается за счет температуры теплоносителя в баке аккумулятора (режим проточного водонагревателя).  Теплоносители этой серии оснащены двумя змеевиками ГВС из гребенчатой меди, в стандартной комплектации каждый из которых имеет производительность 20 литров в минуту. Имеется дополнительная опция «змеевик солнца». Дополнительный резерв – комплектация электро-ТЭНами. В конструкции теплонакопителей предусмотрено до 6 штуцеров для установки ТЭНов различной мощности: 3, 4,5, 6, 7,5, 9 кВт. Штуцеры разнесены – в нижней части расположены «ночные ТЭНы», задача которых нагревать весь объем воды, в верхней части ТЭНы дневной зарядки для нагрева воды верхней частя бака. Конструктивная  особенность серии OVALI состоит в том, что любой теплоаккумулятор этой серии имеет глубину всего 76 см,  т.е. способен пройти на объекты уже введенные в эксплуатацию. Эти модели незаменимы при модернизации и реконструкции систем отопления действующих объектов.

Пример рабочей схемы (любезно представленной фирмой ЭВАН).


На схеме отопления, где твердотопливный котел WARMOS-TT (производитель ЭВАН) используется в качестве основного источника тепла, а теплонакопитель OVALI выполняет функцию аккумулирования тепла и приготовления горячей воды.

В представленной системе отопления имеется 3 контура по которым циркулирует вода.

  • Первичный контур системы отопления включает в себя твердотопливный котел (3), теплонакопитель (3) и насосно - смесительной группы (6).
  • Вторичный контур имеет в своем составе теплонакопитель (5), трехходовой смеситетельный клапан (14), циркуляционный насос (12), радиатор отопления (13). В данной системе теплоноситель первичного и вторичного контуров смешиваются в баке  теплонакопителя. Контур горячего водоснабжения (ГВС) состоит из змеевика в баке аккумулятора тепла и циркуляционного насоса (17).

При растопке котла по сигналу датчика температуры (4) запускается циркуляционный насос смесительного блока (6). Клапаны блока направляют циркуляцию теплоносителя через блок по малому кругу, минуя теплонакопитель. Происходит быстрый нагрев теплоносителя и поверхности котла, дымохода до рабочей температуры. Это способствует снижению отложению сажи, смол, выделяемых из топлива, уменьшает коррозию и повышает КПД котла.

По окончанию растопки котла, когда температура циркулирующей по малому кругу воды повысится, клапаны смесительного блока начинают включать циркуляцию воды через теплонакопитель. После прогрева воды на выходе из бака до заданной температуры подмес воды прекращается и теплоноситель полностью циркулирует по большому кругу – через бак теплоаккумулятора.

После сгорания топлива режим нагрева заканчивается. По сигналу датчика температуры (4) циркуляционный насос отключается. Клапаны смесительного блока переключают циркуляцию теплоносителя в первичном контуре в режим защиты от перегрева.

В этот режим клапаны смесительного блока переключаются при любой остановке циркуляционного насоса, например, из-за прекращения электроэнергии. В этом режиме смесительный блок не создает препятствий для возникновения естественной циркуляции теплоносителя между котлом и баком теплонакопителя.

Режим циркуляции воды во вторичном контуре отопления регулируется трехходовым смесительным клапаном (14) и задается погодным регулятором (10). Смесительный клапан смешивает воду, забираемую из бака теплонакопителя  с охлажденной водой из системы радиаторов, тем самым регулируя температуру горячей воды, подаваемой в радиаторы.

Представленная схема отопления с твердотопливным котлом может иметь множество модификаций.

 

Напоследок. Потребитель часто принимает решение приобрести твердотопливный котел, руководствуясь главным образом его невысокой стоимостью и поэтому чаще всего не готов платить сумму равноценную стоимости котла за дополнительное оборудование. Однако, если он будет знать, что дополнительные затраты позволят реже загружать котел, не заниматься постоянно регулированием его производительности, подключить впоследствии солнечные панели, иметь всегда достаточно большой объем горячей воды для хозяйственных нужд,  для электрокотла - получит возможность использовать электроэнергию в ночное время, то владелец будет понимать, что все дополнительные первоначальные затраты обязательно окупятся.

Если Вы владелец твердотопливного котла, окиньте взглядом помещение в котором он стоит на предмет размещения теплоаккумулятора, а на крыше с южной стороны неплохо бы разместить солнечные панели.

А может быть в период острого финансового кризиса будет более грамотным вложить деньги в модернизации отопительного оборудования, чтобы лет так через пять вспомнить о том какие смешные деньги Вы тогда потратили?

…Кстати, Тайм уже проводила опрос пару лет назад, напомним его.

Готовы ли вы заплатить больше за энергосберегающее оборудование?

Да, если срок окупаемости не более 5 лет — 106

 52%

Нет, это больше реклама чем реальная выгода — 43

 21%

Однозначно да, надо беречь энергоресурсы — 25

 12%

Не знаю, у меня мало информации о таком оборудовании — 29

14%

Общее количество голосов: 203

Все статьи