Магистральный газ на сегодняшний день является самым дешевым и чистым видом топлива, а газовые котлы — наиболее распространенными отопительными приборами. К их достоинствам можно отнести высокую теплоотдачу и способность работать в автоматическом режиме. Они менее остальных подвержены коррозии и меньше зарастают сажей. По виду исполнения различаются напольные и настенные устройства, также отличия заключаются в количестве контуров (один или два), материале теплообменника (чугун или сталь) и типе горелки (атмосферная или вентиляторная).
Напольные конструкции применяются в просторных домах и отличаются от настенных, в первую очередь, большей мощностью. Простая и надежная автоматика позволяет поддерживать заданную температуру и отключает котел, если отсутствуют газ или тяга в дымоходе. Такие устройства предпочтительны для районов с нестабильной подачей электроэнергии. Существенным их недостатком является то, что они дают мало горячей воды, температуру которой сложно настроить. Поэтому систему предпочтительно ставить только на отопление, а для нагрева воды пользоваться соответствующим прибором.
Котлы настенного типа компактны, экономичны и комфортны. Для моделей с принудительным отводом продуктов сгорания не нужно строить дымоход (специальная трубка выводится через стену на улицу), для удобства можно переключать режимы на зимний и летний. Однако агрегат должен быть постоянно подключен к сети, поэтому он не рекомендован для районов с нестабильной подачей электричества.
Срок жизни котла зависит от материала теплообменника. Чугунные секционные теплообменники эксплуатируются до 50 лет. Индикатором надежности и долговечности служит вес конструкции. Более легкие котлы отличаются незначительным объемом внутренних секций и другими особенностями, которые приводят к снижению эффективности оборудования. К сожалению, чугун реагирует на перепады температуры в подающей и обратной магистралях и может треснуть при сбоях в работе автоматики. Стальные теплообменники дешевле чугунных, но и «живут» гораздо меньше. Они держат перепад температур, но быстрее подвергаются коррозии.
От горелки, которой укомплектован котел, зависят его КПД, уровень шума и содержание вредных выбросов в продуктах сгорания. Атмосферные горелки практически бесшумны, но при низком давлении газа в сети быстрее выходят из строя. При неустойчивом давлении лучше приобрести систему с вентиляторной горелкой, которая способна изменять мощность, в результате чего экономится топливо. Однако этот агрегат достаточно шумный, придется позаботиться о звукоизоляции в котельной.
Все настенные газовые котлы конструктивно подразделяются на обычные (с атмосферной газовой горелкой) и конденсационные (с вентиляторной). Обычные имеют мощность от 20 до 35 кВт. Конденсационные агрегаты — суперэкономичные и высокотехнологичные, использующие скрытую теплоту конденсации дымовых газов. Их мощность составляет от 24 до 100 кВт.
Камера сгорания у всех напольных котлов (газовых, комбинированных, жидко- и твердотопливных) обычно изготавливается из чугуна или стали.
По способу подогрева воды котлы делятся на одноконтурные и двухконтурные. Первый дешевле, но к нему требуется подсоединять водяной теплообменник выносного бойлера. В двухконтурные встроен либо бойлер, либо теплообменник, где вода нагревается в проточном режиме. Такие системы компактнее, но они ограничены по емкости бойлеров, мощности и секундному расходу горячей воды. К тому же в них образуется накипь.
Эти системы (в основном напольные) также называют двухтопливными, поскольку они могут работать на газе и солярке. При переходе с одного вида топлива на другой одна вентиляторная горелка заменяется на другую. Поскольку для функционирования котла с дизельной горелкой требуется 1 кг солярки в час на 10 кВт мощности, под горючее придется предусмотреть дополнительные емкости (стальные или пластмассовые) объемом от 4 до 10 т в зависимости от размеров и конструкции дома. Их можно разместить в специальном помещении внутри здания или закопать в землю. На поверхности их держать не рекомендуется, т. к. при низких температурах вязкость топлива возрастет, что потребует дополнительных затрат энергии на перекачку. К тому же по весне при близком залегании грунтовых вод пустые баки могут поплыть.
Существуют многотопливные системы, способные потреблять попеременно не только два, но и три, и даже четыре вида горючего. Они отличаются малой мощностью (17-35 кВт) и предназначены для небольших домов. Зато благодаря встроенному ТЭНу такой котел может работать на электричестве, а при необходимости — использовать газовую или дизельную горелку. Четырехтопливные агрегаты имеют вдобавок встроенную топку с колосниками и зольником, в которую закладываются дрова или уголь.
Если на комбинированный котел поставить дизельную горелку, получится конструкция, идентичная жидкотопливной. Горелки в таких устройствах устанавливает и настраивает производитель, они не являются сменными.
Системы на твердых видах топлива лучше размещать рядом с жилыми помещениями. Их не надо подключать к электричеству, они доступны и недороги, однако требуют регулярной загрузки, очистки зольника, и не способны работать в автоматическом режиме. Частичное автоматическое поддержание температуры возможно с помощью датчика, фиксирующего температуру воды в котле. В зависимости от его показаний заслонка, регулирующая процесс горения, прикрывается или наоборот. Кроме чисто дровяных моделей существуют «всеядные», которые можно заправлять углем, торфом и коксом. В дровяных камера сгорания имеет жаростойкие детали, ускоряющие и улучшающие горение. Газогенераторные котлы с пиролизным сжиганием древесины развивают КПД до 85 %. В их топке под воздействием высокой температуры из топлива выделяется и сгорает древесный газ. Такой аппарат имеет встроенную автоматику и способен работать более автономно. Однако он стоит существенно выше традиционных моделей. К тому же его нельзя топить влажным деревом.
Электрические котлы просты и надежны, однако их эксплуатация влетает в копеечку. Вдобавок, как правило, они требуют подведения к дому трехфазной линии напряжения и бесполезны при перебоях с электричеством. Мощность варьируется от 4 до 60 кВт, модели мощнее 12 кВт — исключительно трехфазные. Агрегаты имеют двух- и трехступенчатую системы регулировки мощности, что позволяет не включать котел на полную силу, когда в этом нет необходимости, и таким образом оптимально использовать энергию.
В последнее время на нашем рынке появились новые технологии, позволяющие использовать нетрадиционные источники энергии. Ярким примером в области систем отопления является применение геотермальных тепловых насосов, которые уже активно эксплуатируются на Западе.
«Тепловой насос является хорошей альтернативой котлам на жидком топливе или сжиженном газе и служит источником тепловой энергии в индивидуальных домах и других зданиях без системы централизованного теплоснабжения, — отмечает Кристоф Коватчик, директор по продажам и маркетингу тепловых насосов компании Danfoss. — Данная технология позволяет получать три четверти тепловой энергии бесплатно, при этом окупаемость оборудования относительно инвестиционных затрат составляет в среднем семь-восемь лет».
Технически решение основано на заимствовании и преобразовании тепловой (геотермальной) энергии, накопленной в земле. Принцип прост: если температура грунта превышает значение «абсолютного нуля», значит, у него есть тепловая энергия, которую можно использовать. Как известно из второго начала термодинамики, тепло не может быть передано от более холодного тела (в нашем случае это земля) к более нагретому (контур системы отопления), поэтому система геотермального отопления состоит из трех контуров, в которых циркулируют жидкости с различными физическими свойствами. Во внешнем (так называемом рассольном, проложенном в земле ниже уровня промерзания) циркулируют рассол или антифриз — незамерзающая жидкость, температура которой ниже температуры грунта. Во внутреннем отопительном контуре находится теплоноситель. В обеспечивающем передачу тепла из внешнего во внутренний контур теплообменнике теплового насоса — хладагент с низкой температурой кипения. Теплоноситель первичного «рассольного» контура вбирает тепловую энергию из грунта, нагреваясь на несколько градусов. В испарителе теплообменника рассол (антифриз) отдает тепло еще более холодному жидкому хладагенту, находящемуся под низким давлением. В этих условиях нескольких градусов достаточно, чтобы хладагент перешел в газообразное состояние (испарился). Затем компрессор сильно сжимает хладагент, отчего его температура значительно повышается (до +70 °С и выше). Нагретый хладагент поступает в конденсатор, где отдает тепло более холодному теплоносителю, циркулирующему в отопительном контуре здания. Отдав часть тепла, хладагент вновь конденсируется (становится жидким), а дросселирующий клапан на границе между конденсатором и испарителем вновь понижает его давление. Затем цикл повторяется.
Таким образом, за счет энергии грунта тепловые насосы позволяют уменьшить расходы на отопление, охлаждение и ГВС до 75 °%. Низкопотенциальная энергия верхних слоев земли снимается геотермальным зондом, заложенным в скважину. При этом глубина скважин может быть разной. При наличии свободной площади можно использовать грунтовый коллектор из труб, проложенных в земле на глубине порядка метра или вообще получать тепло из близлежащего водоема и даже из грунтовых вод. Кроме того, источником тепла может служить и обычный наружный воздух, что открывает широчайшие возможности применения геотермальных систем.
Современные настенные двухконтурные котлы оснащаются встроенными элементами, необходимыми для организации полномасштабной котельной, в том числе одним-двумя циркуляционными насосами, мембранным баком, системой автоматики, множеством различных компонентов, гарантирующих безаварийную работу котла, и т. п.
Наибольшая энергоэффективность и КПД системы отопления с тепловыми насосами достигаются при использовании водяных теплых полов с температурой теплоносителя от +35 до +45 °C. За нагрев воды для системы ГВС с наименьшими потерями времени и электроэнергии отвечает технология TWS (Top Water Stratification). В течение года расход тепла на ГВС практически равен расходу тепла на отопление зданий.
Летом тепловые насосы могут работать не только на обогрев, но и на охлаждение. Когда температура воздуха достигает +25-27 °C, систему можно переключить в режим пассивного охлаждения, причем она потребляет при этом минимум энергии, необходимой для работы циркуляционного насоса (примерно столько требуется на одну лампу накаливания). Если пассивного охлаждения недостаточно, можно использовать и активное — с помощью компрессора. Следовательно, система с геотермальными насосами является полноценной климатической системой и во многих случаях позволяет обойтись без кондиционера.
Средний срок эксплуатации тепловых насосов составляет 20 лет, ежегодное профилактическое обслуживание не представляет сложности и не требует каких-либо серьезных затрат. Настройки можно менять с помощью Интернета. Встроенный календарь обеспечивает возможность создания и хранения команд для управления насосом неограниченное время. Приложение доступно для Android и iOS.
По материалам журнала
(№21 от 7 ноября 2013 года)
