Види опалювальних котлів. Принцип роботи опалювального котла

Котел є основним елементом будь-якої системи водяного опалення. Котельне обладнання відрізняється різноманіттям, основним критерієм класифікації агрегатів є вид палива, що використовується. У матеріалі статті ми розповімо про всі існуючі види котлоагрегатів опалення, розглянемо їх пристрій, проаналізуємо переваги та недоліки.

Принцип роботи опалювального котла

Робота опалювального котла заснована на нагріванні рідкого теплоносія (води або незамерзаючої рідини), що циркулює через пристрій. Нагрів реалізується через використання теплотворної здатності палива (газу, твердих та рідких енергоносіїв), яке спалюється в камері топки котла. Електричні агрегати нагрівають теплоносій, використовуючи опір матеріалів при протіканні через них електричного струму.

За принципом роботи котельне обладнання поділяється на 2 категорії:

1. Котли, у яких паливо спалюється – для нагрівання використовуються високотемпературні продукти горіння;
   
2. Електричні пристрої – для нагрівання використовується опір металів, самого теплоносія та властивості електромагнітного поля.
   

Різновиди опалювальних котлів

За основною ознакою – видом палива, що використовується – котли бувають наступних типів:

1. Газові;
   
2. Електричні;
   
3. Твердопаливні;
   
4. Рідкопаливні;
   
5. Комбіновані.
   

Газові котли

Газові котли вважаються найвигіднішими щодо величини витрат на паливо. Вони мають ККД близько 85 - 90%, відрізняються надійністю та простотою управління. До складу конструкції газового котла входять такі елементи:

1. Камера згоряння – топка;
   
2. Теплообмінний апарат;
   
3. Пальник;
   
4. Газовий клапан;
   
5. Рама и зовнішній кожух;
   
6. Система управління та безпеки.

За видом камери згоряння діляться на відкриті та закриті. У атмосферних котлів з відкритою камерою згоряння дим видаляється через окремий димар за допомогою природної тяги, повітря на горіння забирається безпосередньо з приміщення. У турбованих котлів видалення диму та забір повітря здійснюється за допомогою вбудованого вентилятора через коаксіальні або роздільні димові труби.

Матеріалами виготовлення теплообмінників газових котлів є звичайна або нержавіюча сталь, чавун, досить рідко – мідь. Пальники котлів бувають 3-х типів:

• Одноступінчасті;
  
• Багатоступінчасті;
  
• З плавним регулюванням потужності – модульовані.
  

Системи управління бувають механічні та електронні (багатофункціональні). Багато моделей котлів оснащуються вбудованим обладнанням – розширювальним мембранним баком, циркуляційним насосом та групою безпеки котла..

За функцією виробництва гарячої води газові котли поділяються на 3 різновиди:

• Одноконтурні – тільки для опалення;
  
• Двоконтурні – із вбудованим вторинним теплообмінником;
  
• Із вбудованим бойлером непрямого нагріву.
  

За способом встановлення котли виробляються в настінному та підлоговому виконанні. Більшість моделей можуть працювати на зрідженому газі – для цього необхідно замінити пальник.

Окремий різновид газових котлів – конденсаційні пристрої. Вони реалізують попередній підігрів теплоносія за рахунок теплоти димових газів. Під час цього процесу утворюється слабокислотний водяний розчин, який необхідно утилізувати. Конденсаційні котли відрізняються високим рівнем ККД, працюють у низькотемпературному режимі, мають підвищену вартість.

Електричні котли

Електрокотли мають високий ККД (до 99%), при роботі агрегатів не утворюється відходів. Основним недоліком обладнання цього вважається високий рівень витрат на оплату електроенергії. Крім того, для встановлення такого обладнання потрібна наявність вільної потужності у постачальника ресурсу. По потужності електричні пристрої ділять на однофазні (до 8 кВт) та трифазні. Вироби випускаються у настінному та підлоговому виконанні, моделі з ТЕНом можуть оснащуватися вбудованим обладнанням для системи опалення – експанзоматом, насосом, групою безпеки.

Електричні котли за принципом нагрівання теплоносія та конструктивними ознаками ділять на 3 категорії:

1. ТЭНові;
   
2. Електродні;
   
3. Індукційні.
   

Котли з трубчастим електричним нагрівачем в основі своєї конструкції мають бак з нержавіючої або вуглецевої сталі, в який вбудовується ТЕН сухого або мокрого типу. Баки із звичайної сталі мають внутрішнє покриття з емалі або склокераміки, для зниження швидкості корозії вони обладнуються титановим або магнієвим анодом, який підлягає періодичній заміні. Агрегати оснащуються ступінчастим або плавним регулюванням потужності.

Електродні котли реалізують принцип нагрівання води за рахунок її опору під час пропускання електричного струму. Пристрої цього типу також відрізняються високою ефективністю, але в процесі роботи електрод та стінки котла поступово зношуються.

Індукційні котли працюють за принципом електромагнітної котушки. Через трубчастий сердечник циркулює теплоносій, на сердечник нанесена обмотка. При пропусканні струму через обмотку пристрою виникають вихрові струми, під впливом яких труба сердечника розігрівається та передає тепло теплоносію. Робота агрегатів цього типу відрізняється присутністю мікровібрації - під її впливом не утворюється накип. Котли можуть працювати з будь-яким видом рідкого теплоносія. Особливої ​​популярності пристрої індукційного типу поки не набули через високу вартість та складність конструкції.

Твердопаливні котли

Твердопаливні котли працюють на твердих сортах палива – дровах, вугіллі, торфі, брикетах тощо. Вони мають нижчий ККД у порівнянні з іншими типами котлів, але за величиною витрат займають хороші позиції – паливо твердих сортів значно дешевше за електроенергію та солярку. Багато моделей, що працюють на твердому паливі, є енергонезалежними – для їхньої роботи не потрібна електрична енергія.

Агрегати випускаються лише у підлоговому виконанні. Матеріалами виготовлення теплообмінників пристроїв є вуглецева сталь або чавун. Для роботи обладнання потрібне будівництво димової труби та створення запасу палива (будування складу).

Робота твердопаливних агрегатів відрізняється пікоподібним режимом – на піку горіння паливної закладки виділяється надмірна кількість тепла, що втрачається з димовими газами. Для усунення цього недоліку до котлів підключають ємнісні накопичувачі тепла – теплоакумулятори.

Класичні твердопаливні пристрої мають дуже слабку систему управління, їх робота супроводжується постійним ручним обслуговуванням. Але існують і більш розвинені технічно твердопаливні котлоагрегати - котли тривалого горіння (піролізні), до них можна віднести і пелетні котли.

Пристрої тривалого горіння реалізують тліючий режим горіння закладки палива. У такому режимі роботи виділяються висококалорійні піролізні гази, які спалюються в окремій камері з надлишком повітря. Топки піролізних котлів мають збільшений обсяг – завдяки цьому вони можуть працювати на одному завантаженні до кількох діб. Вироби мають більш рівний тепловий режим роботи, але коштують дорожче за традиційні твердопаливні моделі..

Певною мірою до твердопаливних котлів можна віднести печі з водяним контуром, перш за все виконані в промислових умовах (зі сталі або чавуну).

Рідкопаливні котли

Котли цього типу як паливо найчастіше використовують солярку, мазут або різні олії. Агрегати подібні до пристрою з газовими котлами, але обладнуються наддувними пальниками (з вентилятором). Рідкопаливні пристрої оснащуються електронними системами управління та безпеки високого рівня, мають ККД понад 90%.

Для роботи агрегатів рідинного типу потрібне будівництво окремого резервуару палива, що обігрівається - зберігання в житлових будинках легкозаймистих рідин обмежено 50 літрами. Для встановлення котла потрібно виділення окремого приміщення з високим рівнем пожежної безпеки. Побічними ефектами роботи котла є шум вентилятора пальника та запах нафтопродуктів. Вартість рідкопаливних котлів є однією з найвищих серед конкурентів.

Комбіновані котли

Котли комбінованого типу (або універсальні) мають спеціальний пристрій, що дозволяє працювати на декількох видах палива. Для цього вони можуть обладнатися кількома топками, легкознімними пальниками різних типів, ТЕНами, що вбудовані.

Набір видів палива може бути різним – «газ – електрика», «газ – тверде паливо», «електрика – газ – тверде паливо» і так далі. Ефективність (ККД) універсальних котлів відрізняється середніми значеннями, обладнання має високу вартість.