Принцип работы котельной

Принцип работы котельной

Котельной называют отдельное помещение, которое выделяется для установки нагревательного оборудования.

В зависимости от места расположения помещения выделяют следующие виды котельных:

1. При сооружении отдельной постройки для установки газового оборудования говорят об отдельно стоящей котельной. Отопительные магистрали, которые идут от этой постройки к дому, хорошо утепляются, чтобы не было теплопотерь. Преимущество таких вариантов в надежной защите от шума, который издает работающее оборудование, а также безопасности для людей в случае плохого удаления угарного газа.
2. Пристроенная разновидность примыкает к жилому дому. Этот вариант более выгодный тем, что не нужно тянуть коммуникации от отдельной постройки в дом и хорошо их утеплять. Более того, вход в это помещение можно организовать непосредственно из дома, чтобы зимой вам не приходилось ходить по улице для регулировки работы котла и проверки исправности системы.
3. Встроенный тип таких помещений располагается внутри дома. В этом случае намного проще прокладывать отопительный контур и другие необходимые коммуникации.

Устройство котельной и принцип работы

Чтобы работа котельной была безопасной, нужно правильно ее обустроить. Если планируется устройство котельной в частном доме на газу, то для этих целей нужно выделить отдельное помещение.

При его устройстве придерживаются следующих принципов:

1. В этом помещении нельзя располагать больше двух нагревательных агрегатов.
2. Легковоспламеняющиеся и горючие материалы здесь не хранят.
3. В качестве напольного покрытия можно использовать прочную бетонную стяжку или нескользкую кафельную плитку либо керамогранит.
4. Обшивка стен выполняется из негорючих материалов – стальные или асбестовые листы, штукатурка с последующей побелкой или покраской.
5. Котел лучше установить в центральной части помещения, чтобы в любой момент можно было провести его техническое обслуживание.
6. Входные двери с внутренней стороны обшиваются негорючими материалами, например, листом оцинкованной стали.

Принцип работы газовой котельной основан на сгорании природного топлива (сжиженного или магистрального газа). За бесперебойную подачу топлива отвечает автоматическая система обеспечения газом. При утечке топлива или аварийной ситуации защитная система перекрывает подачу газа.

Основные узлы газовой котельной

В котельной монтируются следующие важные узлы и агрегаты:

• газовое нагревательное оборудование;
• магистраль с газом;
• сетевой насос;
• система безопасности;
• сети холодного водоснабжения, электроснабжения, канализации;
• вентиляционная система;
• дымоход;
• контрольно-измерительные приборы;
• автоматика управления.

Нагревательное оборудование может быть настенного или напольного типа. Поскольку настенный газовый котел обычно имеет небольшую мощность, для его монтажа не понадобится отдельное помещение. В котельной чаще устанавливают напольную разновидность газовых агрегатов. Котел может быть одноконтурным или двухконтурным.

Камера сгорания в таких агрегатах бывает закрытого или открытого типа. Котлы с открытой камерой нуждаются в наличии традиционного дымохода, а агрегаты с закрытой камерой укомплектовываются коаксиальным дымоходом.

Автоматика и дистанционное управление

Автоматизация котельной частного дома позволяет настраивать ее под параметры сети, осуществлять дистанционное управление работой системы, а также обеспечить необходимый уровень безопасности.

Дистанционное управление работой котельной дает следующие преимущества:

1. Можно поддерживать обычный режим работы либо настраивать температуру обогрева в каждой комнате отдельно.
2. Если в холодное время года вам нужно надолго уехать из дома, то благодаря удаленному управлению можно защитить систему от замерзания.
3. Можно дистанционно заблаговременно включать отопление в доме перед вашим приездом на праздники или выходные.
4. Вы всегда будете осведомлены о работе автономной отопительной системы вашего дома, при необходимости можете провести диагностику и отрегулировать ее.
5. Чтобы снизить расход топлива, в каждый временной промежуток можно поддерживать в доме определенную температуру. Например, если днем в доме никого нет, то котел можно включить на минимальную мощность, а перед возвращением снова хорошо прогреть дом.

Самым перспективным считается погодозависимое управление отоплением. В этом случае устанавливается умный котел отопления, который помимо датчиков измерения комнатной температуры имеет внешний измеритель для оценки температуры воздуха за окном. Если на улице холодает, то котел сильнее нагревает теплоноситель, при потеплении степень нагрева уменьшается.

Принцип работы котельной с водогрейными котлами

Принцип работы котельной с водогрейными котлами следующий — внутри конструкции осуществляется нагрев воды, однако, бывают случаи, когда температура повышается за счёт теплоносителя.

Кроме этого, прибор оснащён встроенными насосами, которые необходимы для постоянной циркуляции.

Жидкость же поступает по трубам и попадает в радиатор (при попадании туда воды, она остывает и возвращается в противоположном направлении — обратная линия) или в отопительный котёл (подающая).

В последнем из них специально предусмотрено регулирование за продолжительностью работы, а также температура.

Работа котельных установок

Рассмотрим работу котельной на примере водогрейной котельной установки. В котлах происходит нагрев теплоносителя (в большинстве случаев, воды) для подачи ее потребителю.

Установленные насосы способствуют постоянной циркуляции теплоносителя (подача ее потребителю и возврат ее обратно). Вода поступает по трубам в теплоисточник (радиатор, теплые полы, отопительные котлы).

В котельной обязательно должна быть предусмотрена регулировка продолжительности работы и температуры теплоносителя. Линия подачи воды потребителя называется прямой линией (или подающей).

Поступив в радиаторы, вода остывает и возвращается обратно. Это является обратной линией котельной.

Оборудование котельной установки

Оборудование для блочно-модульной котельной подбирается и компонуется по Индивидуальному заказу на основе заполненного Опросного листа на ТКУ, в котором указываются основные требования и параметры основного оборудования. Блочно-модульная котельная состоит из:

• Здание котельной
• Котельное оборудование (котлы)
• Горелки
• Газовое оборудование
• Насосное оборудование
• Теплообменная система котельной
• Системы автоматизации, связи и сигнализации, контроля и пожарной безопасности
• Системы водоочистки и водоподготовки
• Мембранный расширительный бак
• Газоходы и дымовые трубы

Блок-модуль котельной

Здание транспортабельной котельной представляет собой блок-модуль (контейнерный модуль). Это одноэтажная каркасная конструкция из негорючих материалов для обеспечения пожарной безопасности и высокой огнестойкости.

В случае возможности установки всего оборудования в один блок-бокс, завод-изготовитель котельной может порекомендовать предусмотреть одно или несколько алюминиевых окон или стальных дверных проемов.

Здание модульной котельной является сварной каркасной конструкцией с основанием в виде платформы, за счет которой увеличивается прочность конструкции и способность ее сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам.

Стальные швеллеры служат основой стоек, балок и прогонов каркаса. Прокатные швеллеры или уголки используются для балок пола. В качестве ограждающих конструкций блок-модуль обшиваются сэндвич-панелями из листов рифленой стали.

Крышу котельной традиционно делают одно- или двускатную.

Устройство теплоизоляции здания котельной (утеплитель, подшивка) позволяет эксплуатировать котельную при низки температурах. Также все металлоконструкции должны пройти антикоррозионную обработку.

Котельное оборудование

Котлы являются одним из важных элементов котельных установок. Именно в них происходит нагрев теплоносителя или получение пара.

Теплоноситель для котельных (вода или пар) образовывается за счет получаемой тепловой энергии от сжигания топлива (в случае газовых, твердотопливных и жидкотопливных котлов) или за счет преобразования электроэнергии в тепловую (в случае электрических котлов). Корпус котла изготавливается из чугуна или из стали в зависимости от используемого вида топлива.

Например, в случае использования твердого топлива на стальных стенках котла происходит отложение серы, из-за чего срок службы котла сокращается. Выходом из этого может стать использование чугунных котлов, но они тоже обладают одним недостатком: являются слишком большими и громоздкими.

Устройство и эксплуатация котельной

Котельные установки модульного типа, поставляемые в полной заводской комплектации, представляют собой один или ряд блоков с установленным котельным оборудованием и агрегатами для подключения к коммуникационным сетям. Для монтажа котельного оборудования выделяется специальная комната, которая должна быть высотой не менее 2,5 м и объемом не менее 7,5 кв. метров (для котла мощностью до 30 кВт).

Принцип работы котельной

За счет сгорания газа осуществляется работа оборудования. Для регуляции стабильной подачи топлива применяется автосистема газообеспечения. В случае возникновения аварийной ситуации или утечки газа она мгновенно отключается.

Проточный теплообменник обеспечивает быструю подачу воды, а контроллер снабжен диагностической системой, возможностью регулировки температуры и интерфейсом для компьютеров.

Основные принципиальные схемы котельной с оборудованием

Тепловая схема котельной предназначена для графического изображения основного и вспомогательное оборудование, и взаимосвязи с помощью инженерных сетей. Такие схемы являются обязательными при разработке проектной документации, их выполняют с использованием элементов, утвержденных СНИП.

На схеме отмечают потоки движения теплоносителя по трубам к приборам отопления, котлу, баку и насосу. На линиях указывают расположение регулирующей арматуры и приборов безопасности.

Чем отличаются принципиальные и развернутые тепловые схемы

Тепловые схемы теплоснабжения бывают принципиальные, развернутые и монтажные. На принципиальной схеме котельной указывают только основное теплосиловое оборудование: котлоагрегаты, теплообменные аппараты, деаэрационные установки, фильтры химической очистки воды, питательные, подпиточные и дренажные центробежные насосы, а также инженерные сети, которые объединяют все это оборудование без конкретизации числа и месторасположения. На таком графическом документе обозначают расходы и характеристики теплоносителей.

На развернутой тепловой схеме отражается размещенное оборудование, а также трубы, с помощью которых они соединяются, с уточнением расположения запорно-регулирующей арматуры, приборов безопасности.
В случае, когда нанесение на развернутую теплосхему всех узлов невозможно, то такую ее разъединяют на составляющие части по технологическому принципу. Технологическая схема котельной дает развернутую информацию по установленному оборудованию.

Чем отличаются схемы с закрытой и открытой системой

Основным различием открытой или гравитационной системы отопления от закрытой, считается полное отсутствие устройств для принудительного перемещения теплоносителя по трубам. Этот процесс происходит только за счет температурного расширения нагреваемой жидкости.

Состав элементов в тепловой схеме котельной с открытой схемой теплоснабжения:

• Источник отопления – водогрейный котел, работающий на твердом, жидком и газообразном топливе.
• Расширительный бак, для термокомпенсации теплоносителя.
• Переливная труба термокомпенсатора.
• Подающая (горячая) магистраль со стояками отопления.
• Отопительные приборы.
• Обратная магистраль со стояками отопления.
• Вентиль слива теплоносителя.
• Вентиль подпитки тепловой сети.

Циркуляция отопления теплоносителя, в закрытой схеме котельной установки, осуществляется благодаря циркуляционному насосу (3), который устанавливается на линии выхода воды из котла (1), как правило, в его верхней части, здесь же размещен воздушник (4). Вода, нагреваясь в котле поступает в подающий трубопровод отопления и направляется к батареям (9) через терморегулирующий кран (8).

На подающей линии устанавливают расширительный бак (7), для температурной компенсации воды при нагреве, предохранительный клапан (6), для сброса аварийного давления в сети и манометр (5) для контроля рабочего давления среды.

На отопительном приборе устанавливаются кран маевского для спуска воздушной пробки (10). По ходу обратного движения теплоносителя установлен трехходовой кран (17), фильтр очистки воды (13), запорный вентиль (15) и дренажный вентиль (14).

Газ к котлу поступает через газовый кран (18) и фильтр (19) для очистки энергоносителя перед форсункой горелочного устройства. Вода для подпитки в схеме водогрейной котельной поступает из водопровода (11) через вентиль (16) на фильтр для очистки от взвешенных веществ и солей жесткости. Котел оборудован линией подачи горячей воды на собственные нужды (2).

Схема котельной при использовании твердого топлива

Твердотопливные котлы имеют определенный недостаток, который вызван высокой инертностью работы, из-за невозможности тонкой регулировки процесса горения твердого топлива.

Для того чтобы сгладить недостаток, в схеме устанавливают буферную емкость, которая набирает температуру для нагрева контура отопления и расходует тепло в течении продолжительного времени.

Такая тепловая схема котельной на твердом топливе состоит:

• Источник теплоснабжения с первичным контуром нагрева: твердотопливный котел;
• группа безопасности с предохранительным клапаном;
• буферная емкость;
• циркуляционный насос контура отопления;
• циркуляционный насос котлового контура;
• расширительный бак;
• запорная арматура, дренажи, воздушники;
• балансировочный вентиль;
• смесительный узел контура отопления, для автоматического поддержания температуры в батареях;
• смесительный узел котлового контура, для оптимального режима работы котла;
• погодозависимая или настраиваемая автоматика с сигнализацией аварийного режима.

План с электрокотлом

Электрический котел — агрегат, нагревающий теплоноситель с помощью преобразования электричества в тепловую энергию. Он применяется в качестве источников теплоснабжения для небольших пригородных домов либо, как аварийный источник с газовым или твердотопливным котлом.

Исходя из модификации таких устройств, используются разнообразные схемы подсоединения электрокотлов к отоплению. Наиболее популярной является многоуровневая система отопления с комбинацией приборов нагрева в виде радиаторов и системы «теплый пол».

Базовые элементы электронагрева частного дома:

1. Источник отопления, электрокотел.
2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном и манометром, для сбрасывания излишнего давления в сети.
3. Коллектор для направления воды по контурам.
4. Радиаторы.
5. Теплообменник для ГВС.
6. Расширительный бачок, для гидрокомпенсации системы.
7. Коллектор для системы «теплый пол».
8. Система теплый пол.
9. Фильтр очистки теплоносителя от взвешенных веществ.
10. Обратный клапан.
11. Циркуляционный электронасос.
12. Сети электроснабжения.
13. Автоматика безопасности с сигнализацией.

Схема с газовым котлом

Газовые котлы являются самыми экономичными и функциональными источниками отопления. В небольшом корпусе, по сути, размещается мини-котельная в частном доме.

Производители современных котлов обустраивают в корпусе все необходимое оборудование в виде насосов, расширительного бака, предохранительно сбросного клапана и воздушника. Собственнику такого оборудования остается только подключить агрегат к контуру отопления и ГВС, что существенно снижает затраты на монтаж.

Но главное преимущество комплексной сборки котла – это согласованность работы всех вспомогательных узлов, которые прошли проверку и наладку в заводских условиях.

Самая простая тепловая схема газовой котельной:

1. Источник теплоснабжения – газовый котел.
2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном, манометром и расширительным баком.
3. Подача теплоносителя к нагревательным приборам.
4. Обратка теплоносителя от нагревательных приборов
5. Радиаторы отопления
6. Подача водопроводной воды для подпитки тепловой сети с фильтром и запорно-предохранительной арматурой.
7. Подача водопроводной воды в контур ГВС котла.
8. Фильтр грубой очистки теплоносителя от взвешенных веществ на линии обратки.
9. Обратный клапан на линии обратки.
10. Циркуляционный насос на линии обратки.

Бойлер в схеме котельной

Существуют разнообразные варианты включения бойлера косвенного нагрева к котлоагрегатам, которые могут работать на любом виде топлива: газ, твердое и жидкое топливо.

В этой схеме с бойлером косвенного нагрева не установлена гидрострелка или распределительный коллектор. Монтаж данных элементов связан с определенными сложностями, так как создает очень сложную гидросистему.

В данной схеме используется 2 насоса циркуляции — на отопление и ГВС. Насос для отопления работает постоянно при работе котельной. Циркуляционный насос ГВС, запускается по электросигналу термостата, установленного в баке.

Термостат определяет падение температуры жидкости в баке и передает сигнал на включение насоса, который начинает циркулировать теплоноситель по контуру нагрева между агрегатом и бойлером, нагревая воду до заданной температуры.

Такая схема используется для всех модификаций источников нагрева, устанавливаемых и в водогрейной, и в паровой котельной.

Допускается определенное видоизменение схемы, когда в ней установлен маломощный котел. Электронасос отопления может отключаться тем же термостатом, который включает насос к бойлеру.

В таком варианте теплообменник греется быстрее, а отопление остановлено. При продолжительном простое, температурный режим в комнате будет падать.

Кроме того после завершения прогрева в бойлере, насос в контуре отопления включается в работу и начинает прокачивать в котел холодный теплоноситель, что вызывает образование конденсата на поверхностях нагрева котла и приводит к преждевременному выходу его из строя.

Процесс конденсатообразования также может проявляться в случае длинных трубопроводов, проложенных к батареям. При большом теплосъеме на приборах отопления, теплоноситель аналогично может сильно остыть, низкая температура обратки станет вредить работе котла.

Для защиты его от конденсата и гидравлического удара, возникающего при соприкосновении холодной воды с горячими поверхностями нагрева, в системе предусматривают защитный контур, оборудованный трехходовым клапаном.

На схеме изображена температура 55С. Интегрированный в схему терморегулятор автоматически выбирает требуемую интенсивность движения потока для поддержания температуры теплоносителя на обратке.

Обвязка с гидрострелкой

В сложных многоуровневых системах теплоснабжения для балансировки потоков жидкости на разнообразных участках схемы с индивидуальными циркуляционными электронасосами зачастую применяют гидромеханический распределитель — гидравлическую стрелку либо коллектор.

Подобная схема котельного агрегата предполагает включение бойлера косвенного нагрева через насос НБ и НР, радиаторное отопление через насос НК1 и НК2, теплый пол — через Н1.

Она имеет возможность работать и без наличия гидравлического модуля, в таком случае предусматривают установку балансировочных вентилей, чтобы компенсировать перепады давления в разнообразных «ветках» системы.

Комплектация тепломеханического оборудования:

1. Источник теплоснабжения – 2.
2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном, манометром и расширительным баком.
3. Подача теплоносителя к нагревательным приборам.
4. Обратка теплоносителя от нагревательных приборов
5. Радиаторы отопления.
6. Система теплый пол.
7. Бойлер косвенного нагрева
8. Фильтр грубой очистки котловой воды от взвешенных веществ на линии обратки.
9. Обратный клапан на линии обратки.
10. Циркуляционные насосы: по магистральному трубопроводу, в контуре теплого пола и бойлера косвенного нагрева.

Схема котельной с 2 котлами

Применение двух газовых агрегатов для одной системы теплоснабжения является достаточно востребованным решением среди владельцев автономного отопления при тепловой мощности системы выше 50 кВт.

Это может быть и большая обогреваемая площадь объекта, и наличие дополнительных тепловых нагрузок в виде горячей воды или установок с воздушным калориферным обогревом.

Применение двух агрегатов на одну тепловую схему обладает рядом преимуществ по сравнению с одним источником равноценной мощности. Прежде всего, потому, что несколько малогабаритных агрегатов меньшего веса, значительно проще и экономичнее разместить в котельной, что особенно актуально при возведении крышных либо полуподвальных топочных.

Кроме этого, установка 2-х агрегатов значительно увеличивает эксплуатационную надежность системы теплоснабжения. При аварийной остановке одного из агрегата, она будет продолжать функционировать с 50% тепловой нагрузкой.

Такая схема обвязки существенно увеличивает рабочий ресурс котлов, из-за того что они меньше нагружены в отопительный период года.