Котлы отопления – что это такое? Этот вопрос часто возникает у владельцев различных помещений, прежде всего жилых – частных домов, квартир, дач. Многие лишь отдаленно знакомы с этим понятием. В случае же сооружения автономной системы отопления тем более становится важным знать все об этом базовом элементе, «сердце» любого комплекса обогрева. В материале этой статьи мы расскажем о принципе работы, устройстве и видах котлов отопления.

Принцип работы котла отопления

Принцип работы отопительных котлов базируется на передаче тепла от определенного энергоносителя (топлива) к теплоносителю, переносящему теплоту по отапливаемым помещениям. Основным способом получения тепла является сжигание топлива и нагрев продуктами сгорания воды или воздуха – они являются главными теплоносителями.

Главными видами сжигаемого топлива являются:

1. Газ природный;
2. Газ сжиженный;
3. Твердые сорта топлива – уголь, древесина и ее компоненты, торф и так далее;
4. Жидкое топливо – продукты нефтепереработки, различные масла и другие.

Отдельным видом энергоносителя является электрическая энергия. Ее тепловой потенциал реализуется за счет нагрева определенных элементов при пропускании через них электрического тока. Нагревательные элементы, в свою очередь, передают тепло теплоносителю.

Для использования теплотворных свойств энергоносителей используются котлы отопления – для каждого вида топлива котлоагрегаты имеют собственную конструкцию.

Устройство отопительных котлов

Котлы, работающие на сжигаемых видах топлива, имеют общий принцип устройства. Агрегаты оборудованы следующими обязательными элементами:

1. Камера сгорания или топка;
2. Теплообменный аппарат;
3. Наружный кожух;
4. Система подачи топлива;
5. Система управления.

В камере сгорания происходит непосредственное сгорание топлива. Теплообменники различных конструкций сопряжены с топочным пространством и омываются продуктами сгорания, имеющими высокую температуру, внутри теплообменного аппарата движется нагреваемый теплоноситель. Важным критерием продолжительности службы котлоагрегата являются материалы изготовления теплообменника – сталь, чугун, нержавеющая сталь (редко – медь). Наиболее надежными считаются аппараты из нержавеющей стали и чугуна – они меньше подвержены коррозии и прогоранию.

Камера сгорания и теплообменник помещены в защитный кожух – он является опорной конструкцией теплогенератора и закрывает нагретые поверхности агрегата.

Подача топлива в котлы выполняется с помощью различных устройств. Загрузка твердого топлива чаще всего производится вручную непосредственно в топку котла, несколько реже – с помощью автоматизированных шнеков (у пеллетных котлов).

Сжигание природного и сжиженного газа, жидких сортов топлива осуществляется с помощью горелок различной модификации. Горелка встраивается в камеру сгорания, на нее подается топливо и воздух для процесса горения (воздух обычно подается непосредственно в камеру сгорания).

Еще одним из обязательных элементов, обеспечивающих работу котлов горения, являются системы дымоудаления – дымовые трубы, через которые посредством естественной тяги или с помощью вентилятора удаляются продукты сгорания.

Системы управления котлов отопления имеют различные конфигурации – от простых воздушных заслонок до сложных многофункциональных электронных комплексов.

Виды котлов отопления

Основным признаком классификации котлов отопления является вид используемого топлива. По этому показателю котлы делятся на следующие группы:

1. Газовые (в том числе работающие на сжиженном газе и конденсационные);
2. Электрические (ТЭНовые, электродные, индукционные);
3. Твердотопливные (классические и агрегаты длительного горения);
4. Жидкотопливные.

По способу размещения (установки) котлы бывают настенные и напольные, причем твердотопливные и жидкотопливные выпускаются только в напольном исполнении. У ряда моделей дымоудаление и подача воздуха на горение осуществляется посредством естественной тяги, у других – с помощью встроенных вентиляторов. Реализация естественной тяги требует строительства дымовой трубы, при наличии вентилятора решение вопроса дымоудаления упрощается – используются малогабаритные коаксиальные или раздельные трубы.

Отличаются котлы по наличию дополнительного встроенного оборудования – циркуляционных насосов, расширительных баков и групп безопасности. При наличии этих элементов в конструкции котла значительно упрощается их монтаж – обычно достаточно подключить трубопроводы системы отопления. Следует отметить, что электродные и индукционные электрические котлы, а также большинство твердотопливных агрегатов не оснащаются встроенным оборудованием – его приобретают и монтируют отдельно.

Кроме функции отопления многие модели котлов выполняют функцию производства горячей воды. Она реализуется за счет внедрения в конструкцию котла отдельных теплообменников ГВС, встроенных баков и бойлеров косвенного нагрева. Также возможно подключение бойлеров косвенного нагрева (БКН) к большинству существующих моделей котлов – присоединение выполняется по нескольким схемам.

Отопительные котлы для частного дома

В частных домах основным видом системы отопления является ее водяная конфигурация. Теплоносителем здесь является вода или незамерзающая жидкость. В качестве теплогенераторов систем водяного отопления частных домов могут использоваться все виды котлов.

Выбор типа котла прежде всего зависит от наличия и доступности видов топлива. Естественным приоритетом здесь пользуются газовые котлы – их эксплуатация обходится дешевле всего из-за низкой стоимости природного газа. Но подключиться к газовой магистрали не всегда возможно – газификация населенных пунктов продолжается, но довольно медленно. Поэтому зачастую в частных домах устанавливаются другие виды котлов – электрические, твердотопливные или жидкостные.

Жидкотопливные агрегаты у нас в стране используются довольно редко – они имеют высокий КПД и отличную автоматику, но дизтопливо стоит очень дорого. Кроме того, для работы устройств этого типа требуется сооружение хранилища и выполнения ряда строгих требований по размещению и пожарной безопасности.

Наиболее популярными при отсутствии природного газа являются электрические и твердотопливные котлы. Но у электрических устройств есть ограничения – однофазные модели имеют мощность не более 10 кВт – этого достаточно для отопления помещений общей площадью 100 – 120 м². При большей площади требуется установка трехфазной модели с более высокой мощностью – а подключить к сетям электроснабжения эти устройства не всегда имеется возможность.

Твердотопливные котлы в нашей стране используются с давних пор. Особенно выгодно использовать этот вид котлоагрегатов в регионах с доступными сортами твердого топлива – в зонах больших лесных массивов, угольных разработок и так далее. Котлы, работающие на твердом топливе, имеют КПД ниже, чем у конкурентов и обычно требуют ручного обслуживания. Имеются и более развитые модели – пеллетные устройства и котлы длительного горения – они требуют редкого обслуживания, но и стоят намного дороже традиционных моделей.

После определения вида котла по топливу подбирается остальной функционал котлоагрегата – возможность производства горячей воды, конфигурация системы управления, способ дымоудаления, материалы изготовления теплообменника и ряд других параметров.

Кроме котлов для отопления частных домов (особенно дач) применяются печи различных конструкций – простые каменные и металлические, с водяными контурами, варочными панелями, баками приготовления горячей воды и так далее. Также в качестве теплогенераторов используются устройства для использования энергии из альтернативных источников – почвы, водоемов, энергии Солнца и ветра. Эти устройства у нас используются довольно редко – они требуют выполнения ряда условий по установке, наличия поблизости источника того или иного типа, обладают высокой стоимостью и долгим сроком окупаемости.