Энергоэффективность эксплуатации трубчатых печей

Классификация котельных

По назначению котельные подразделяются на:

• отопительные – для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;
• отопительно-производственные – для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения;
• производственные – для технологического теплоснабжения;
• энергетические – вырабатывающие перегретый пар для получения электроэнергии в турбоагрегатах (на такие котельные СНиП II-35–76 «Котельные установки» не распространяется).

По размещению котельные подразделяются на:

• отдельно стоящие;
• пристроенные к зданиям другого назначения;
• встроенные в здания другого назначения независимо от этажа размещения;
• крышные, располагаемые (размещаемые) на покрытии здания непосредственно или на специально устроенном основании над покрытием.

По надежности отпуска тепла потребителям котельные относятся:

• к первой категории – котельные, являющиеся единственным источником тепла системы теплоснабжения и обеспечивающие потребителей первой категории, не имеющих индивидуальных резервных источников тепла;
• ко второй категории – остальные котельные.

Потребители тепла по надежности теплоснабжения относятся:

• к первой категории – потребители, нарушение теплоснабжения которых связано с опасностью для жизни людей или со значительным ущербом народному хозяйству (повреждение технологического оборудования, массовый брак продукции);
• ко второй категории – остальные потребители тепла.

Классификация котлов

По характеру (виду) вырабатываемого теплоносителя:

• паровые,
• водогрейные,
• пароводогрейные.

По параметрам теплоносителя:

• паровые котлы с рабочим давлением пара pп более 0,7 кгс/см2 и водогрейные с температурой нагрева воды tв выше 115 °С являются объектами котлонадзора (Ростехнадзора России); на них распространяется действие ПБ 10-574–03 «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» – «надзорные» котлы;
• паровые котлы с рабочим давлением пара pп не более 0,7 кгс/см2 и водогрейные с температурой нагрева воды tв не выше 115 °С – «не надзорные» котлы; на них распространяется действие «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водогрейных котлов и водонагревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 °С)», утвержденных Минстроем России.

По применяемому материалу:

• стальные,
• чугунные.

По принципу теплообмена :

• поверхностные (рекуперативные), в которых передача теплоты от продуктов сгорания к котловой воде происходит через разделительную стенку (поверхность нагрева);
• контактные, в которых передача теплоты осуществляется при непосредственном контакте (смешении) газов и воды.

По перемещению продуктов сгорания и воды поверхностные котлы делятся на:

• водотрубные, в которых котловая вода перемещается по трубам, а продукты сгорания движутся снаружи труб;
• газотрубные (с жаровой трубой (топкой) и пучком дымогарных труб), в которых продукты сгорания движутся внутри труб, омываемых снаружи водой;
• водотрубно-газотрубные (котел ВК-32, у которого топочная часть – водотрубная, а конвективная – газотрубная).

По организации процесса горения (способу подачи воздуха и удалению продуктов сгорания):

• работающие под разрежением; могут иметь тягу и подачу воздуха естественную или принудительную. В газовом тракте (и в топке) давление ниже атмосферного (тяга);
• работающие с противодавлением (под наддувом); топка и газоходы находятся под избыточным давлением по отношению к окружающему воздуху. Подача воздуха и удаление продуктов сгорания производятся принудительно от дутьевого вентилятора.

По характеру движения котловой воды (пароводяной смеси):

• с естественной циркуляцией (рис. 1, а);
• с принудительной циркуляцией, когда вода движется за счет напора, создаваемого насосами: с многократной принудительной циркуляцией (рис. 1, б; широкого распространения не получили);
• прямоточные (без барабанов). По такой схеме работают крупные энергетические котлы на тепловых электрических станциях (Dп = 3950 т/ч, рп = 255 кгс/см2, tпп = 560 °С) и практически все водогрейные котлы (рис. 1, в).

Рис. 1. Схемы циркуляции воды в паровых котлах: а – естественная; б – принудительная многократная; в – принудительная прямоточная; 1 – испарительные подъемные трубы; 2 – верхний барабан котла; 3 – пароперегреватель; 4 – опускные трубы; 5 – водяной экономайзер; 6 – питательный насос; 7 – испарительные трубы; 8 – коллекторы; 9 – побудительный циркуляционный насос

Особенности конструкции котла длительного горения

Термоизолированный корпус состоит из двух стальных цилиндров различного размера, один из которых находится внутри другого. В пространстве между ними находится теплоноситель, который нагревается в процессе сжигания топлива. Корпус снабжен дверцей для загрузки дров, удаления пепла и отверстием для отвода дыма. К нему также подключаются трубы для подключения системы отопления и термометр.

Битепловой регулятор тяги, расположенный на корпусе, изменяет положение заслонки за счет теплового расширения корпуса теплогенератора. При повышении температуры заслонка прикрывается или закрывается полностью, а при понижении открывается. Вверху камеры горения предусмотрено отделение для подогрева воздуха, которое улучшает эффективность сжигания топлива и передачу тепловой энергии.

Для подачи воздуха в камеру длительного горения используется раскладная трубка, имеющая распределитель. В верхней части этой камеры находится заслонка, регулирующая доступ воздуха.

Механизм, подающий воздух, управляется при помощи цепочки с кольцом и зафиксированного крючка. Распределитель воздуха в форме зонта боковыми частями опирается на дрова и по мере сгорания топлива опускается вниз.

Поскольку котлы длительного горения имеют большую высоту, потолок в котельной не должен быть ниже 195 см. Рекомендованная площадь помещения – минимум 4 м2. Обязательно наличие вентиляционного канала или окна для поступления воздуха. Установка теплогенератора производится на бетонное основание пола. Если это невозможно, можно заказать бетонный поддон.

К котлу необходимо подключить дымовую трубу, диаметр которой зависит от модели. Если тяга в дымоходе недостаточна, подключается электрический вентилятор для нагнетания воздуха.

Совет! Подключать котел длительного горения на твердом топливе к отопительному контуру должен профессионально подготовленный специалист, знакомый с требованиями производителя. Это позволит получить качественный монтаж и гарантию.

Порядок запуска и работы котла

Котлы длительного горения делятся на дровяные и универсальные, которые могут работать на другом твердом топливе. Максимальная экономия топлива достигается при полной загрузке топки:

1. При использовании дров заслонку нужно опустить, а угля – поднять.
2. Нужно поднять распределитель воздуха, потянув кольцо на тросе и надев его на крючок внизу.
3. Дрова укладывают горизонтально, располагая короткие ближе к краям, а длинные – к центру.
4. Пространство, оставшееся между поленьями, заполняют опилками.
5. При сжигании угля или торфа должна использоваться решетка. Предпочтительней крупный уголь.
6. Производят разжигание верхнего слоя дров. При этом дверца должна быть приоткрыта на 2-5 см.
7. Когда топливо хорошо разгорелось, дверцу закрывают, кольцо с подъемной цепочкой снимают с крючка.
8. Во время работы котла в помещение котельной должен свободно поступать воздух через окно или вентиляционный канал.
9. При использовании недостаточно высушенных дров, угля или торфа включают нагнетающий вентилятор.

Совет! Не рекомендуется смешивать уголь с другими видами топлива. Дрова укладывают поверх угля только для разжигания. Причем мелкий уголь дает мощность горения на 50-70 % меньше.

Основные технические характеристики паровых и водогрейных котлов

Расчетные параметры, характеризующие работу котла, указываются в паспорте котла, составленном изготовителем по установленной форме (прил. 4 к ПБ 10-574–03) и хранящемся у владельца в течение всего срока эксплуатации.

На каждом котле должна быть прикреплена заводская табличка с маркировкой паспортных данных, нанесенных способом, обеспечивающим четкость и долговечность изображения.

На табличке парового котла должны быть нанесены следующие данные:

• наименование, товарный знак организации-изготовителя;
• обозначение котла;
• номер котла по системе нумерации организации-изготовителя;
• год изготовления;
• номинальная паропроизводительность Dп в т/ч;
• рабочее давление на выходе в МПа (кгс/см2);
• номинальная температура пара на выходе в °С.

На табличке водогрейного котла должны быть нанесены следующие данные:

• наименование, товарный знак организации-изготовителя;
• обозначение котла;
• номер котла по системе нумерации организации-изготовителя;
• год изготовления;
• номинальная теплопроизводительность Q в МВт (Гкал/ч); рабочее давление на выходе в МПа (кгс/см2);
• номинальная температура воды на выходе в °С.

В обозначении парового котла приводятся:

• тип,
• паропроизводительность (т/ч),
• абсолютное (избыточное) давление пара рп, (МПа или кгс/см2),
• вид топлива (Г – газ, М – мазут);
• котлы под наддувом обозначаются буквой Н.

Например: ДКВР-10/13; Е-25-2,4 ГМ; ДЕ-6,5/14-225 ГМ; Е-1/9-Г.

В обозначении водогрейного котла приводятся:

• тип – КВ (котел водогрейный);
• вид топлива (Г – газ, М (Ж) – мазут, соляра);
• тип топки (Н – под наддувом);
• номинальная тепловая мощность (МВт или Гкал/ч);
• номинальная температура воды на выходе из котла, °С;
• давление газа (Гн – низкое; Гс – среднее);
• автоматизированный котел обозначается буквой «а»;
• С – стальной.

Например: КВ-ГМ-10-50; КСВа-2,5-Гс; КВа-3-95; КВа-0,75Ж-115.

На каждом котле, введенном в эксплуатацию и после проведенных технических освидетельствований, должна быть на видном месте прикреплена табличка форматом не менее 300×200 мм с указанием следующих данных:

• регистрационный номер;
• разрешенное давление;
• число, месяц и год следующего внутреннего осмотра и гидравлического испытания.

Основные технические характеристики паровых котлов:

• номинальная паропроизводительность, Dп, т/ч – максимальное рабочее количество пара, вырабатываемого котлом, в течение 1 ч;
• параметры получаемого пара:
• рабочее (расчетное, или разрешенное) давление пара, рп, МПа (кгс/см2);
• пробное давление, рпроб, МПа (кгс/см2);
• вид пара (насыщенный, перегретый);
• температура насыщенного пара, tнас, °С (при рабочем давлении пара рп или температуре перегретого пара, tпп, °С);
• температура питательной воды, °С;
• паровой и водяной объем котла, м3;
• объем воды, м3;
• время испарения этого объема, мин.

Основные технические характеристики водогрейных котлов:

номинальная теплопроизводительность (тепловая мощность), Q, Гкал/час (МВт) – максимальное рабочее количество теплоты, воспринимаемое водой, за 1 ч работы; 1 Гкал/ч = 1,163 МВт;

параметры воды:

• рабочее давление воды, МПа (кгс/см2);
• минимально допустимое давление воды рв при номинальной температуре tв;
• пробное давление, рпроб, МПа (кгс/см2);
• минимально допустимая температура воды на входе в котел, °С;
• номинальная температура воды на выходе из котла, °С;
• номинальный расход воды через котел, Gв, м3/ч, а также минимально и максимально допустимый;
• гидравлическое сопротивление, не более, МПа.

Общие параметры, характеризующие паровые и водогрейные котлы:

• вид топлива и его характеристики;
• тип горелочного устройства;
• поверхность нагрева котла: радиационная, конвективная, общая, S, м2;
• расчетный КПД, брутто, % при сжигании газа и мазута;
• сопротивление газового и воздушного трактов, Па (мм вод. ст.);
• температура продуктов сгорания на выходе из топки, за котлом, температура уходящих газов – при сжигании газа и мазута;
• содержание в уходящих газах О2, СО, NOX;
• конструктивные показатели: внутренний диаметр барабанов, толщина стенки барабанов, длина цилиндрической части верхнего и нижнего барабанов; диаметры опускных труб, экранных и конвективных труб; шаг труб экранов, их число; габариты котла.

Коаксиальные и коллективные дымоходы в поквартирном отоплении

Ситуация на рынке

В середине 1990-х годов в нашу страну пришло поквартирное отопление — децентрализованное индивидуальное обеспечение каждой квартиры в жилом доме теплом и горячей водой. По оценкам экспертов строительной отрасли, переход на индивидуальное теплоснабжение в первую очередь связан с тем, что во многих регионах теплокоммуникации сильно изношены или перегружены, и темпы их модернизации не успевают за темпами многоквартирного строительства. Именно в этом случае вопрос об экономический рациональности использования систем централизованного отопления становится уместным как никогда.

В одном из российских городов крупный производитель газовых котлов запустил проект с внедрением поквартирного отопления, результаты которого показали снижение коммунальных расходов.

По концепции проекта 5000 квартир были оснащены котлами, работающими автономно, без подключения к центральной магистрали отопления. Анализ результатов показал существенное сокращение расходов на отопление и горячее водоснабжение, а именно в пять раз.

Такие показатели объяснялись высоким КПД отопительного оборудования и отсутствием потерь энергии (30-70 %) при транспортировке тепла и горячей воды в жилые помещения, характерные для традиционных систем отопления.

Производители газовых котлов на сегодняшний день оценивают долю рынка поквартирного отопления в 20 %.

Несмотря на заметный рост в сравнении с предыдущими годами, в этом сегменте просматривается ряд сложностей. Во-первых, при сдаче большинства проектов индивидуального отопления застройщики сталкиваются с главным тормозящим фактором — административным барьером.

Лоббирование своих интересов со стороны энергетических компаний, работающих в сфере централизованного отопления, как правило, блокирует каждый проект поквартирного отопления на начальной стадии. Из-за несовершенства законодательной базы всплывает множество проблем, с которыми сталкиваются проектировщики таких систем.

Эти трудности скорее не технического, а муниципального характера. Во многих регионах Российской Федерации существуют определённые административные ограничения на установку систем индивидуального отопления, и связаны они прежде всего с упомянутым лоббированием энергетиков.

По концепции проекта, реализованного в одном из российских городов, 5000 квартир были оснащены котлами, работающими автономно, без подключения к центральной магистрали отопления. Анализ результатов показал существенное сокращение расходов на отопление и горячее водоснабжение, а именно в пять раз

Во-вторых, многие участники рынка до сих пор сталкиваются с острой нехваткой специалистов по проектированию, монтажу и обслуживанию систем поквартирного отопления, что несомненно вредит активному распространению этих технических решений.

В-третьих, следует отметить слабую и противоречивую нормативную документацию.

Вопросы, возникающие при проектировании систем поквартирного теплоснабжения и нерегламентированные нормативной документацией, как правило, решаются путём разработки специальных технических условий (сокращённо — СТУ).

СТУ — технические нормы для конкретного объекта капитального строительства, содержащие дополнительные к установленным или отсутствующие технические требования в области безопасности. Данный документ также необходим в тех случаях, когда в ходе проектирования невозможно соблюсти выполнение действующих нормативных требований.

Например, к ним относится проблема удаления конденсата от дымоходов, работающих во влажном режиме. Вообще, вопросы, связанные с дымоудалением и забором воздуха для горения, особенно для северных регионов, регламентированы крайне слабо. На практике реализуется всё то, что возможно согласовать с местными надзорными организациями.

Важно понимать, что каждый проект поквартирного отопления во многом индивидуален. Проектные организации для своих целей используют уже принятую нормативную документацию. Если на этапе проектирования возникают проблемы, то они, как правило, решаются на местах исключительно в рамках закона, иначе проект не пройдёт процесс согласования.

Скорейшее решение этой проблемы — принятие единых федеральных норм и регламентов по поквартирному отоплению.

Нормативы и правила

Сегодня правила для системы поквартирного отопления в жилых домах регламентируются местными филиалами газовых хозяйств и Ростехнадзора.

Механизм согласования выглядит таким образом. Прежде чем составить проект, предусматривающий поквартирное отопление, исполнитель получает в газораспределяющей организации технические условия.

Затем план разрабатывается проектировщиками с учётом обозначенных условий и вновь согласовывается той же газораспределяющей организацией.

Сегодня определённого органа, регламентирующего правила поквартирного отопления в субъектах Российской Федерации, не существует. Сейчас эти функции взяли на себя несколько организаций типа некоммерческого партнёрства АВОК и ряда других. Они имеют в своём штате необходимых специалистов, а также юридический потенциал для решения многих вопросов, связанных с поквартирным отоплением.

Это позволяет им внедрять собственные наработки в данной области в существующую законодательную базу после их согласования во всех инстанциях.

На сегодняшний день для поквартирного отопления используется документация пункта 6.3 СП 41-108-2004.

Если рассматривать перечень нормативов, действующих в настоящее время на территории нашей страны, то он, безусловно, является неполным. Рекомендации и требования, приведённые в нормативных документах, регламентируют далеко не все вопросы, связанные с поквартирным отоплением, а иногда и противоречат друг другу.

В первую очередь, необходимо вносить изменения в действующие СНиП относительно этажности. Например, если многоквартирный дом имеет свыше девяти этажей, в нём официально нельзя устанавливать системы поквартирного отопления. Хотя сегмент «поквартир- ки» мог бы показать значительный рост, если бы стала возможной установка индивидуального отопления в многоэтажных домах.

Всё начинается с котла

Всё газовое оборудование (в том числе газовые отопительные котлы), поставляемое в Россию, проходит сертификацию, в процессе которой проверяется его соответствие нормам, предъявляемым на территории нашей страны. Одна из особенностей — адаптация котла к работе на низком входном давлении газа (до 5 мбар). При выборе нужно обращать внимание на мощность настенного котла непосредственно под конкретно взятую квартиру. Главное, чтобы у котла она не была избыточной, иначе он будет постоянно «тикать», то есть включаться и выключаться, что приведёт к повышенному износу оборудования, и, как следствие, к быстрому выходу его из строя.

Рекомендации и требования, приведённые в нормативных документах, регламентируют далеко не все вопросы, связанные с поквартирным отоплением, а иногда и противоречат друг другу. В первую очередь, необходимо вносить изменения в действующие российские СНиП относительно «этажности». Приведём наглядный пример — если многоквартирный дом имеет свыше девяти этажей, в нём официально нельзя устанавливать системы поквартирного отопления

Также следует помнить о хорошей модуляция горелки. Обычно для небольшой квартиры нет потребности в большой мощности.

Коротко рассмотрим какие виды котлов существуют.

Теплогенератор с открытой камерой сгорания

Газовые котлы с открытой камерой сгорания потребляют воздух, необходимый для горения, непосредственно из помещения, в котором установлен теплогенератор. Ещё их называют «котлами с естественной тягой». Для отвода отработанных газов используется дымоход, подсоединённый к аппарату. Несмотря на относительно низкую стоимость таких котлов, их главный недостаток в том, что воздух забирается непосредственно из помещения, в котором находится теплогенератор. При недостаточной вентиляции помещения может образоваться недостаток кислорода, вследствие чего возникнет опасность отравления угарным газом. Поэтому в целях безопасности рекомендуется устанавливать такой котёл в отдельном помещении — топочной. Оно должно соответствовать всем необходимым требованиям отопительного оборудования, подходить по площади и соответствовать необходимым нормам по технике безопасности.

При этом отвод продуктов горения должен осуществляться при помощи дымохода, а система вентиляции — обеспечивать трёхкратный воздухообмен.

У котлов с открытой камерой сгорания есть один плюс — в этой линейке продукции производители предлагают теплогенераторы, работающие независимо от электросети.

Теплогенератор с закрытой камерой сгорания

Рекомендуемые специалистами котлы для систем поквартирного отопления должны иметь закрытую камеру сгорания и возможность производства горячей воды на хозяйственно-бытовые нужды, то есть быть двухконтурными.

Для котлов с закрытой камерой сгорания необходима принудительная подача воздуха в топку. При помощи специального вентилятора или кулера воздух забирается с улицы, проходит по внешней трубе, попутно нагреваясь, и попадает в топку. Продукты горения удаляются из теплогенератора по внутренней трубе, тем самым нагревая всю конструкцию и повышая КПД котла.

В результате обрели популярность настенные двухконтурные котлы мощностью до 35 кВт, с закрытой камерой сгорания и с системой раздельного дымоудаления и воздухозабора.

Немаловажно и то, что такой теплогенератор должен быть устойчив к: использованию с неподготовленной водой, низкому давлению газа, скачкам напряжения в электросети.

Газовый котёл с закрытой камерой стоит дороже открытых и не может работать без электричества, но весьма существенно то, что его можно устанавливать в жилой зоне. Он не занимает много места и не требует специально оборудованного помещения.

Отвод дымовых газов

Решений по системам дымоудаления от котлов при поквартирном отоплении достаточно много. Однако с учётом нашей нормативной базы и требований регулирующих организаций необходимо применять коллективные системы дымоудаления. Также важно принимать во внимание климатическую зону.

В средней полосе России и тем более в северных регионах забор воздуха для горения с улицы для каждого отдельного котла — не лучшее решение. Поэтому в таких случаях должна использоваться коллективная утеплённая система подвода воздуха. В этой ситуации оптимальными являются коллективные коаксиальные LAS-системы (Luft-Abgas-System — совмещённая система подвода воздуха и отвода продуктов сгорания), выполненные из кислотостойкой нержавеющей стали для противостояния вредному воздействию конденсата.

В средней полосе России и тем более в северных регионах забор воздуха для горения с улицы для каждого отдельного котла — не лучшее решение. Поэтому в таких случаях должна использоваться коллективная утеплённая система подвода воздуха

Оптимальный отвод дымовых газов осуществляется через дымоход, который должен быть предусмотрен в квартире. Реализация дымоходов может быть самой разной. Например, дымоход бывает изначально предусмотрен при строительстве жилого дома. Помимо этого, организация коллективного дымохода может быть выполнена наружным способом, то есть когда дымоход устанавливается непосредственно на наружную стену здания.

В многоквартирных жилых домах выбросы дымовых газов следует предусматривать через коллективные дымовые каналы (трубы) выше кровли здания. Устройство дымоотводов от каждого теплогенератора через наружные стены (в том числе через окна, под балконами и лоджиями) в жилых многоквартирных зданиях не допускается. Также дымовые трубы нельзя прокладывать через жилые помещения.

Отвод дымовых газов, по данным пункта 6.3 СП 41-108-2004, осуществляется следующим образом. Современные системы воздухоподачи и удаления продуктов сгорания могут проектироваться по схемам:

• с коаксиальным (совмещённым) устройством воздухоподачи и удаления продуктов сгорания;
• встроенными или пристроенными коллективными воздуховодами и дымоходами;
• с раздельным устройством воздухоподачи и удаления продуктов сгорания посредством встроенных или пристроенных коллективных воздуховодов и дымоходов;
• с индивидуальным воздуховодом, обеспечивающим забор воздуха через стену и подачу его индивидуально к каждому теплогенератору, и удалением дымовых газов коллективным дымоходом.

Устройство дымоотводов от каждого теплогенератора индивидуально через фасадную стену многоэтажного жилого здания запрещается.

Марка стали для систем дымоотведения

На рынке есть несколько крупных компаний, которые занимаются проектированием и производством модульных систем дымоотведения из нержавеющей стали. При работе с ними нужно учитывать, что от правильного выбора качества материала системы дымоотведения и профессионализма монтажа при проектировании поквартирного отопления зависят надёжность и срок эксплуатации дымохода.

Срок службы систем дымоотведения для поквартирного отопления должен быть рассчитан на весь период эксплуатации здания, так как устранение неисправностей дымохода в период его эксплуатации оставит жилой дом без тепла на неопределённый период, а вне отопительного сезона создаст жителям массу неудобств, связанных со строительными работами.

Монтаж системы удаления дыма происходит во время строительства или в уже построенном жилом доме. Внести какие-то либо изменения в конструкцию позже или заменить вышедшие из строя элементы после начала эксплуатации системы отопления практически невозможно. Именно поэтому специалисты рекомендуют обращать особое внимание на качество стали и утеплителя для дымохода, а также на проектирование элементов. В дальнейшем это поможет исключить массу проблем для строителей и будущих жильцов многоквартирного дома.

Коаксиальные дымоходы системы LAS («воздух-газ») представляют собой конструкцию «труба в трубе». Внутренний контур определённого диаметра предназначен для отвода продуктов сгорания. Через внешний контур (большего диаметра) осуществляется подвод воздуха для горения, называемый «впуском»

В производстве систем коллективных и коаксиальных дымоходов используется сталь серии AISI 316L. Она относится к классу аустенитных кислотостойких сталей. Легирование сплава молибденом и никелем повышает её коррозионную стойкость. Такая способность материала полностью проявляется в процессе переработки природного газа внутри трубы дымохода. Топливо в котлах с закрытой камерой сгорания насыщено водородом и, как следствие, характеризуется высокими значениями температуры «точки росы». В подобных условиях эксплуатации значительно высока опасность образования конденсата и агрессивной кислотной среды. Поэтому сталь серии AISI 316L незаменима при эксплуатации в широком температурном диапазоне и устойчива к большому количеству концентрированных кислот. Такая особенность делает эту марку стали незаменимой в производстве систем дымоотведения для поквартирного отопления.

Виды дымоходов для организации поквартирного отопления

Рассмотрим, как реализуется проект системы дымоотведения для поквартирного отопления на основе материалов, предоставленных производителем дымоходов Craft. В поквартирном отоплении используются дымоходы двух следующих типов.

Коаксиальные дымоходы системы LAS («воздух-газ») представляют собой конструкцию «труба в трубе» (рис. 1 и 2). Внутренний контур определённого диаметра предназначен для отвода продуктов сгорания. Через внешний контур (большего диаметра) осуществляется подвод воздуха, называемый «впуском».

Воздушный канал для подачи воздуха в топку интегрируется непосредственно в сам дымоход. Воздух, необходимый для поддержания процесса горения, забирается из атмосферы противотоком к дымовым газам. Продукты горения удаляются от топки к устью дымохода по внутреннему контуру.

В связи с эти отпадает необходимость в организации дополнительной шахты приточного воздуха, соединённой с котлом видимыми элементами.

Уникальность системы LAS в том, что она проектируется с учётом увеличения КПД котла. Этот процесс происходит так: воздух для горения предварительно нагревается, проходя между внутренним и внешним контуром дымохода, тем самым исключая потерю тепла в вентиляционной шахте.

Система дымоотведения всегда должна быть рассчитана таким образом, чтобы во внутренней трубе давление было ниже, чем в шахте приточного воздуха и в смежных помещениях. Благодаря этой разнице давления продукты горения удаляются с помощью термической подъёмной силы, которая возникает во внутренней трубе.

На примере подключения к теплогенератору с закрытой камерой сгорания дымохода Craft-LAS получается замкнутая конструкция — это гарантирует безопасность от задымления в помещении, полное сжигание топлива, оптимальное использование энергии и надёжность всей системы дымоудаления. Ещё один плюс такой герметичности в том, что воздух не вытягивается из помещения, в отличие от котлов с открытой камерой сгорания, а, значит, вытяжка на кухне может работать одновременно с теплогенератором.

Камеры сгорания в теплогенераторах закрытого типа хорошо шумоизолированы. В свою очередь, закрытые системы дымоудаления не требуют дополнительного притока воздуха из других помещений. Распространение шумов через дымоходы между смежными квартирами также исключено, что создаёт идеальную звукоизоляцию квартиры.

Также немаловажно, что к одной дымовой трубе системы LAS может быть подключено больше теплогенераторов, нежели в системах, работающих с использованием воздуха помещения.

Кроме того, система LAS, выполненная из нержавеющей стали, обладает рядом преимуществ перед керамическими и кирпичными дымоходами:

• может быть смонтирована в уже построенном доме в любое время года;
• обладает модульной структурой, что упрощает сборку и позволяет создавать конфигурацию любой сложности;
• имеет небольшой вес и не требует закладки фундамента;
• выдерживает большие перепады температуры;
• препятствует отложению сажи благодаря гладкой внутренней поверхности дымового канала;
• предотвращает образование конденсата с помощью входящих в систему ды- моходов-«сэндвичей».

Важно отметить, что воздуховоды и дымоходы в местах прохода через стены, перегородки и перекрытия следует заключать в футляры.

Зазоры между строительной конструкцией и футляром следует тщательно заделывать на всю толщину пересекаемой конструкции негорючими материалами или строительным раствором, не снижающим требуемых пределов огнестойкости.

Расчёт поперечного сечения системы дымоотведения

Точный расчёт поперечного сечения дымового канала по табл. 1 позволяет значительно облегчить задачу проектирования и подобрать дымоход в соответствии с номинальной тепловой мощностью подключаемых приборов.

Эффективность работы системы LAS напрямую зависит от поперечного сечения дымового канала. В свою очередь, диаметр сечения зависит от: номинальной тепловой мощности теплогенератора; количества подключённых теплогенераторов; общей эффективной высоты дымовой трубы (высота между последним теплогенератором и отметкой устья дымовой трубы).

При различной мощности теплогенераторов вводится понятие общего потока дымовых газов. Его значение определяется как сумма потоков дымовых газов от каждого теплогенератора (табл. 2, рис. 3).

В случае использования агрегатов различной производительности для поквартирных систем теплоснабжения к коаксиальному дымоходу могут присоединяться только те аппараты, номинальная мощность которых ниже не более чем на 30 % в сравнении с агрегатом максимальной теплопроизводительности.

Рекомендации по проектированию системы Craft-LAS

Проектирование дымоходов включает в себя несколько пунктов: определение места выхода и конфигурации дымового канала, расчёт сечения в зависимости от предельной мощности подключённого котла. После этого определяется трасса дымохода от места подключения к теплогенератору до устья дымохода на крыше. Последний этап — выбор конкретных элементов определённого диаметра под проект. Важно отметить, что дымоход может быть размещён в свободном помещении вдоль стен либо в строительной шахте. В случае, если дымоход размещается с наружной стороны здания, необходимо предусмотреть его защиту от механических и температурных воздействий среды.

Проектирование дымоходов включает в себя несколько пунктов: определение места выхода и конфигурации дымового канала, расчёт сечения в зависимости от предельной мощности подключённого котла. После этого определяется трасса дымохода

Требования к теплогенератору следующие: он должен быть с закрытой камерой сгорания и принудительным подсосом воздуха; каналы подачи воздуха и удаления газа должны быть герметично закрыты; прибор должен быть сертифицирован; мощность атмосферной горелки — до 25 кВт; максимальная температура продуктов горения в дымовом канале не должна превышать 220 °C; конструкция прибора должна предусматривать предохранительный клапан, перекрывающий подачу газа в течение 10 секунд; теплогенератор должен иметь надёжное крепление к стене в помещении, причём навешивание прибора на дымоход запрещается.

Коллективные или раздельные дымоходы

Такой дымоход представляет собой две отдельно стоящие трубы диаметрами от 80 мм. Одна из них предназначена для подвода воздуха в камеру сгорания, а вторая — для отвода дымовых газов (рис. 4 и 5). В конструктивном плане различий между деталями трубы на «впуск» и на «выпуск» не существует. При расположении коллективного дымохода снаружи здания или на балконе без шахты забор воздуха следует производить с улицы через отдельный канал. Канал притока воздуха может проходить как через стену, на которой расположен дымоход, так и через смежные стены, выходящие на улицу.

Явные преимущества

Сегодня помимо множества действующих удачных примеров поквартирного отопления имеется и необходимый технический арсенал для масштабной реализации новых проектов в этой сфере. Наличие на рынке качественного газового оборудования и высоконадёжных дымоходных систем даёт возможность для охвата поквартирным отоплением небольших городов или населённых пунктов. Что касается систем дымоотведения, сейчас при новом строительстве допустима закладка дымоходов в стены, а при реконструкции зданий прокладка дымохода решается из конкретных условий, например, их можно проложить в зоне лестничного марша или по стене.

Проектирование дымоходов включает в себя: определение места выхода и конфигурации дымового канала, расчёт сечения в зависимости от предельной мощности подключённого котла. Далее определяется трасса дымохода

Экономическая целесообразность внедрения поквартирных систем отопления многократно подтверждена результатами технико-экономических расчётов за несколько лет. Очевидно, что капитальные вложения и эксплуатационные затраты при поквартирном отоплении значительно ниже, чем при централизованном.

Что касается затрат, связанных с эксплуатацией и оплатой тепла жильцами, то в связи с резким уменьшением количества израсходованного топлива на единицу выработанного тепла уменьшаются выбросы в атмосферу, тем самым улучшается экологическая обстановка. Вдобавок ко всему жители домов с поквартирным отоплением платят за отопление и ГВС в пять-семь раз меньше, чем их соседи с централизованным отоплением.

Использование таких энергоэффективных технологий, как поквартирное отопление, разом решит проблему учёта тепла, поставив вопрос о необходимости наличия в ЖКХ службы, связанной с эксплуатацией тепловых сетей. А уже в дальнейшем, при удержании разумной тарифной политики в сфере поквартирного отопления, ЖКХ из дотационной отрасли сможет превратиться в доходную.

Паровые котлы с естественной циркуляцией воды

Простейший контур естественной циркуляции воды (рис. 2) состоит из верхнего барабана 1 и нижнего коллектора 2, соединенных между собой опускной необогреваемой (или слабо обогреваемой) трубой 3 и подъемной обогреваемой трубой 4, образующими замкнутый контур.

Рис. 2. Простейший контур естественной циркуляции воды: 1 – верхний барабан котла; 2 – нижний коллектор; 3 – опускная труба; 4 – подъемная труба; 5 – обмуровка котла

Естественная циркуляция возникает за счет разности плотностей котловой воды в необогреваемых опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных обогреваемых трубах.

Общее количество пара, образующегося в подъемных трубах, многократно меньше, чем количество циркулирующей воды, что обеспечивает интенсивное охлаждение стенок труб.

Отношение массы воды, поступившей в циркуляционный контур, к массе пара, образующегося в нем за тот же промежуток времени, называется кратностью циркуляции.

Кратность естественной циркуляции всегда больше 1 и колеблется от 8 до 50.

Создаваемый при естественной циркуляции напор расходуется на обеспечение скорости и преодоления сопротивлений в контуре при движении воды и пара.

Скорость входа воды в подъемные трубы называется скоростью циркуляции и составляет 0,5–1,5 м/с.

В современных конструкциях котлов испарительные поверхности нагрева выполняются из отдельных пучков труб, подсоединенных к барабанам и коллекторам, которые образуют достаточно сложную систему замкнутых циркуляционных контуров.

Для надежной и безопасной работы парового котла циркуляция в нем должна быть устойчивой, то есть движение потоков воды и пароводяной смеси в циркуляционных контурах должно быть непрерывным и с необходимой скоростью. В противном случае в подъемных трубах могут возникнуть паровые мешки, приводящие к местному перегреву и разрушению стенок труб.

При этом возможно явление застоя или опрокидывания циркуляции, когда пароводяная смесь в подъемных трубах начинает двигаться вниз.

На надежность циркуляции влияют резкие изменения нагрузки, давления и уровня воды в барабане котла, отложения накипи на поверхностях нагрева, приводящие к уменьшению сечения труб.