Обзор газовых котлов: алгоритм подбора газового котла
Обязательный набор «удобств», необходимый для каждого жилого дома, включает в себя всего три элемента: электричество, отопление и холодное водоснабжение (с канализацией). Причём, если потребуется, всё, кроме источника постоянного электроснабжения, можно организовать и внутри дома. С водоснабжением так сделать удастся не везде, а вот центральное отопление, характерное для многих городов и посёлков у нас в стране,— роскошь для большинства жителей даже очень цивилизованных стран, многие из них обходятся индивидуальным. Однако сейчас системы индивидуального отопления становятся всё более востребованы и у нас, и это не только частное загородное строительство.
Текст: Максим ГРИБОЕДОВ
В некоторых небольших поселениях попросту закрывают центральные котельные в связи с неэффективностью и износом оборудования: топливо становится всё дороже, сети теплоснабжения отнюдь не молодеют, зато программа газификации в масштабах страны выполняется вполне успешно. Вот и получается, что проще перейти на индивидуальное теплоснабжение, чем вкладываться в модернизацию устаревших котельных и прокладку новых трубопроводов от них.
Вариантов отопления загородного дома у «частника» несколько. Самый дешёвый из них — отопление с помощью магистрального газа, сжигаемого в котле. Подбор отопительного котла — дело ответственное, и чем больше помещение или строение, которое ему придётся отапливать, тем с большей ответственностью надо к нему подходить. Есть несколько критериев, исходя из которых подбираются котлы, все их надо представлять, прежде чем заниматься собственно выбором конкретной модели.
НЕСКОЛЬКО ВВОДНЫХ
Допустим, мы определились, что для отопления будет использоваться газовый котёл. У нас имеется возможность подвести газ (или он уже подведён, если речь идёт о замене оборудования или перестройке дома). Стоит учесть, что подключение газа, т.е. подводка к дому «трубы» по желанию собственника, сейчас обходится довольно дорого, речь идёт о нескольких сотнях тысяч рублей. То есть затраты только «на разрешение» вполне сравнимы со стоимостью всей системы, включая не только котёл, но и устройства автоматики, контроля и контуров отопления (трубопроводов, радиаторов и пр.). Есть и альтернатива; если речь идёт о газификации дома с земельным участком, можно поставить (скорее всего, закопать на территории) ёмкость для сжиженного газа (газгольдер) и периодически её дозаправлять. Это особенно удобно, если газ по техническим причинам подвести нереально, а иные источники отопления не рассматриваются. Однако сжиженный газ обойдётся дороже магистрального, а газгольдер раз в 10—20 лет требует освидетельствования. Что тоже обойдётся достаточно дорого, даже если его не потребуется выкапывать для осмотра. Часто поступают проще: раз в несколько десятков лет газгольдер попросту меняют на новый.
Практически все газовые котлы изначально настроены на работу с магистральным газом, но их несложно перевести и на сжиженный. Дополнительный набор для перевода обычно поставляется отдельно (у котлов малой мощности может входить в комплект), стоит недорого, порядок перенастройки описывается в инструкции. Настройку, перенастройку, первый запуск котла обязаны проводить специалисты с заполнением соответствующей документации. Монтаж тоже имеют право проводить только сертифицированные мастера, хотя по факту случается, что заказчик справляется своими силами, а от специалистов требуется только проверка и выдача «бумажки». Даже если весь «ввод в эксплуатацию» фактически будет заключаться в нажатии одной кнопки — это обязательное условие, без соблюдения которого производитель имеет право отказать в гарантийном обслуживании. Тонкости оформления документации мы не рассматриваем — это совершенно отдельная тема.
ТРИ ПРИЧИНЫ
Есть три основные причины, по которым пользователь покупает газовый котёл.
Первая, самая простая. Жильё и ранее отапливалось от котла, старый исчерпал ресурс или было решено провести модернизацию методом замены. Тут практически ничего не требуется: один котёл открутил, другой прикрутил. Возможно, если речь идёт о замене старого оборудования на более современное, придётся поменять дымоход, организовать слив конденсата, установить дополнительные датчики, устройства управления и иные электронные узлы, но это всё не настолько серьёзные переделки. О них будет написано ниже.
Вторая — пожалуй, вторая и по популярности у частников. Дом уже построен, возможно, даже частично проведена внутренняя отделка, но на стадии строительства о «нюансах» отопительной системы никто не задумывался. То есть что-то ещё можно переделать, но уже далеко не всё — при проектировании отопления уже придётся столкнуться с рядом ограничений.
Третья — дом строится по заранее обдуманному проекту, включающему в себя и предварительно спроектированную систему отопления. То есть заказчик заранее знает, чего он хочет. Этот вариант самый правильный, но, как водится, и самый редкий. Частный случай — капитальная перестройка дома с заменой всей системы отопления и минимизацией тепловых потерь — заменой окон, дверей, утеплением.
Дальше следовало бы написать что-нибудь типа «на текущий момент на рынке представлено множество видов...» (в данном случае — котлов). Многие производители делят выпускаемую продукцию на «простые» и «высокого класса», иногда добавляется ещё и «средний уровень». Модели в этих линейках различаются ценой и возможностями. Тут ничего удивительного нет, это характерно едва ли не для любых товаров, и понятно, что чем выше уровень, тем выше и цена. Важно другое. Стоимость самого котла по сравнению со всей системой отопления не слишком велика, и если система достаточно сложна, возрастание цены котла на фоне общей сметы будет малозаметным По отзывам, котлы «по паше» обычно и функционируют соответственно, и с ремонтом у них возникает больше проблем. И общие рекомендации тут таковы — экономить на котле нежелательно, от его работы зависит вся система отопления. Разумеется, следует позаботиться о правильном оформлении всей требуемой документации, соблюдать сроки технического обслуживания и на всякий случай иметь контакты специалистов по ремонту. Не только котла, но и всех прочих компонентов. Поиск ремонтников в «сезон» (скорее всего, зимой, в мороз) может затянуться. Как себя будут в этот момент чувствовать владелец помещения, его домочадцы и любимая герань на подоконнике — понятно.
РАСЧЁТ МОЩНОСТИ
Первое, с чем нужно определиться, это необходимая мощность отопления котла. И тут есть три типа расчёта. Заметим для начала, что нас интересует не мощность горелки, а полезная тепловая мощность, которую котёл способен отдать в систему (терминология у разных производителей может немного различаться). Обычно обе мощности указываются в документации, но и найти реальную тепловую мощность котла легко: мощность горелки умножаем на КПД котла. Забегая вперёд, отметим, что тут есть один нюанс КПД указывается в зависимости от температуры жидкости в подающей и обратной линиях, это тоже стоит учитывать.
Расчёт мощности, в общем, мало выходит за пределы обычного школьного курса физики. Проблема в том, что в школе при решении задач все параметры заданы, а в реальных условиях их придётся определять самому. Для простых случаев годится первый или второй вариант подсчёта, а если речь идёт о доме большой площади, есть смысл обратиться к специалистам и рассчитать по третьему варианту. Ну или попробовать провести расчёт самостоятельно, однако в этом случае есть риск что-то недоучесть.
Первый вариант. Прикидочно можно считать, что на 10 м2 отапливаемой площади должен приходиться 1 кВт тепловой мощности, при высоте потолков не более трёх метров и хорошем утеплении помещения. Мощность котла компания-изготовитель указывает всегда (напоминаем, нам нужна полезная мощность нагрева, а не мощность горелки), площадь знает пользователь — словом, тут проблем нет. Но, понятно, в таком расчёте не учитываются никакие дополнительные факторы, а их довольно много. Поэтому в любом случае правильнее пользоваться более углублёнными методиками расчёта.
Для чего нам нужна именно максимальная мощность котла? Очевидно, чтобы при работе на ней котёл обеспечивал заданный уровень обогрева. Следовательно, стоит учесть среднюю температуру самой холодной недели в году для данной местности и тепловые потери помещений в это время.
Второй вариант расчёта позволяет также обойтись без особых вычислений. Полученное по первому варианту значение мощности (1 кВт на 10 м2) надо умножить на несколько поправочных коэффициентов. Кстати, глядя на них, мы сразу можем увидеть, что не столь важно, где территориально находится строение, куда важнее грамотно утеплить помещение. Первый коэффициент учитывает географическое положение — не широту, а именно «место на карте». Для южных районов страны он равен 0,6—0,9; в районе Москвы — 1,1—1,5. В Сибири и на Урале он составляет 1,2—1,8 и 1,3— 1,7 соответственно, для северных районов — 1,5—2,0. Второй коэффициент зависит от особенностей конструкции и степени теплоизоляции здания. Если теплоизоляция очень хорошая, его принимают равным 0,6—0,9, для дома со средней теплоизоляцией (к ним относится большинство строений) — 1,0—1,9. У «летних домиков» с минимальной теплоизоляцией поправочный коэффициент возрастает до 3,0—4,0.
Как видно, при таком приблизительном подсчёте многое уже зависит от правильного выбора коэффициента из имеющегося диапазона. При наличии некоторого опыта можно «угадать» довольно точно, но тут надо уже учитывать различные особенности здания.
Третий вариант — расчёт всех тепловых потерь отапливаемых помещений. Вообще говоря, для подсчёта потерь и мощности котла можно воспользоваться или «калькуляторами» из Интернета, или специальными программами, но все они основаны на соответствующих справочниках.
Для расчёта по этой методике нам снова нужна температура самой холодной недели и температура, которая будет признана комфортной внутри помещения. Далее проводят подсчёт тепловых потерь отдельно по всем элементам отапливаемых помещений: окнам, дверям, стенам, полу и потолку. Для этого надо знать их геометрические размеры (вернее, суммарную площадь), материал, тип теплоизоляции и количество её слоёв. Стены и перекрытия, граничащие с соседями, если такие есть и они сами отапливают жильё, не считают. Также необходимо учесть потери тепла за счёт вентиляции, но тут результат тоже может зависеть от выбранного типа котла. Об этом будет сказано ниже.
При любой методике подсчёта, возможно, потребуется ввести ещё один поправочный коэффициент. Дело в том, что давление газа в сетях неравномерно, и уменьшается как раз в период его высокого потребления, т.е. в самые холодные зимние дни. При сильном падении давления котёл вообще отключится. Поэтому нам надо будет знать ещё три цифры: первая из них (минимальное давление подачи газа) выясняется в энергоснабжающей организации. А на стадии подбора конкретного котла надо будет найти в технических параметрах номинальное давление газа, на которое он рассчитан, и минимальное давление, при котором будет работать. Первую и третью цифры, конечно, нужно сравнить, а поправочный коэффициент — квадратный корень из отношения минимального давления подачи к номинальному давлению.
Одна из возможных схем отопления и ГВС дома с использованием газового двухконтурного котла. Включает в себя одноконтурное радиаторное отопление, систему горячего водоснабжения с бойлером косвенного нагрева и систему солнечных коллекторов. Управление работой производится с помощью отдельного пульта
Схема: Buderus
Чтобы закончить расчёт мощности, нужно уточнить, будет ли использоваться котёл только для отопления или для отопления и приготовления горячей воды. Для первого случая годится одноконтурный котёл, для второго — двухконтурный. Одноконтурный котёл тоже можно использовать для приготовления горячей воды, добавив в систему водонагреватель косвенного нагрева (бойлер), для двухконтурных бойлер в принципе не обязателен. Если температура воды в бойлере упадёт ниже допустимой, котёл переключится на нагрев воды в бойлере. Кстати, стоит помнить, что все котлы настроены на приоритет по горячей воде: в первую очередь греется она, только потом наступает очередь отопления. У настенных котлов обычно в рамках одной серии производители предлагают выбор между одно- и двухконтурными.
Требуемое количество горячей воды в сутки принимают равным в пределах от 50 до 200 литров на человека, в зависимости от потребности жильцов. Надо сказать, что во многих случаях этим расчётом пренебрегают: на подогрев воды нужно гораздо меньше энергии, чем на отопление, и время, затрачиваемое на него, незначительно. Иногда делают ещё проще: ставят одноконтурный котёл, от которого запитывается только отопление, а санитарную горячую воду получают с помощью отдельно установленных водонагревателей, электрических или газовых, проточных или накопительных, с бойлером
Бойлер бывает необходим в нескольких случаях.Часто бойлер применяют совместно с мощными, сложными и дорогими напольными котлами — большинство из них одноконтурные. Есть и обратный вариант. Если отапливаемая площадь невелика, то небольшой котёл не сможет ударно нагреть сколько-нибудь приемлемое количество горячей воды. Считается, что тепловая мощность двухконтурного котла, способного греть воду в проточном режиме, должна составлять не менее 20, а лучше 24 кВт, что соответствует примерно 200 м2 площади помещений. Очень часто возникает ситуация, когда площадь помещения гораздо меньше (не более 100—150 м2, а требуется и отопление, и ГВС. Получается, что для отопления сгодился бы и небольшой котёл, но покупают-то модель мощнее, тем более, что в этом диапазоне мощностей разница между габаритами и ценой котлов совсем незначительна. Именно в этом случае логичнее взять небольшой котёл и ввести в систему дополнительный бойлер. Потери тепла в бойлере в принципе невелики, а в отопительный сезон они всё равно пойдут на обогрев помещения, в котором он стоит. Многие компании для экономии места предлагают модели котлов, совмещённых с бойлерами. Причём при объёме бойлера в 50—100 литров котёл может иметь настенное исполнение, больше — рке напольное.
Стоит также заметить, что двухконтурные котлы имеют две разновидности исполнения по типу теплообменника для приготовления горячей воды. Теплообменник может быть битермическим либо раздельным. В битермическом теплообменники обоих контуров изготовлены в виде единого узла, трубки системы отопления и ГВС расположены коаксиально, одна внутри другой (внутренняя трубка относится к контуру ГВС). В раздельном вторичный теплообменник для приготовления горячей воды выполнен отдельно, и его нагрев производится от первичного. В битермических теплообменниках меньше деталей, но они предъявляют повышенные требования к качеству воды, иначе сечение трубок быстро зарастёт накипью и эффективность снизится. Раздельные теплообменники менее чувствительны к растворённым в воде солям, но требуют введения в систему дополнительных элементов (трёхходового крана и устройств управления им). Разумеется, модели с раздельным теплообменником обойдутся дороже. Однако они позволяют получить несколько большее количество горячей воды в единицу времени. Иногда за счёт этого можно сэкономить на установке бойлера
Полученное значение мощности можно ещё немного увеличить — на 10—20%, «про запас». Больший запас мощности для котла не нужен по нескольким причинам. Во-первых, чем больше мощность, тем дороже обойдётся котёл. По сравнению с общей стоимостью системы удорожание невелико, тем не менее оно есть. Габариты котла тоже увеличиваются с ростом мощности, хотя и не всегда. «Соседи» в линейке могут иметь одинаковые размеры или отличаться совсем немного.
Далее, многие газовые котлы, особенно настенные, имеют возможность модулирования мощности — автоматического её изменения от некоего минимального значения до максимума. Этот минимум находится в среднем в пределах 25—35 % от максимального значения (у разных моделей по-разному). Прочие, в основном напольные, котлы оснащают одно- или двухступенчатой горелкой, которая выдаёт при работе одно или два фиксированных значения мощности нагрева. В любом случае, какая бы горелка ни была, мы неизбежно столкнёмся с процессом т.н. тактования: котёл время от времени будет включаться и выключаться. Для моделей с модулированием мощности нагрева такое тоже неизбежно (в те времена, когда теплопотери помещения будут ниже минимума выдаваемой котлом мощности). Ничего страшного в тактовании нет, разве что небольшой периодически появляющийся шум, но в идеале надо стараться его уменьшать. Особенно это касается как раз небольших настенных котлов, которые ставятся прямо в жилой зоне (например, на кухне). Уменьшить тактование можно и при правильной настройке котла.
Настенный газовый котел Bosch на кухне в загородном доме
ПОДБОР ТИПА КОТЛА
На предыдущих стадиях, помимо расчёта мощности, должны быть определены некоторые особенности системы, точнее, тип организации ГВС, наличие бойлера в системе и его объём, а также количество контуров в котле. Далее нужно определиться с количеством контуров в системе отопления и их типами. Напрямую к выбору котла они не относятся, но учесть эти особенности надо заранее.
Контуры отопления. Не надо путать количество контуров в котле с количеством поддерживаемых контуров отопления — это разные вещи. Высокотемпературное (радиаторное) отопление предполагает наличие радиаторов и подогрева отопительной жидкости до довольно высоких температур — в районе 80 "С. Низкотемпературному требуется выходящая из котла вода гораздо меньшей температуры — примерно 40—50 °С. Самый известный тип низкотемпературного отопления — тёплый пол. По своим потребительским качествам он гораздо удобнее радиаторов и требует меньшего расхода энергии. К тому же использование низкотемпературного отопления создаёт меньшие тепловые нагрузки на все элементы системы, включая котёл Однако, чтобы обустроить тёплый пол, потребуется сделать стяжку на существующем Если стяжка уже залита, переделывать её нецелесообразно, поэтому тёплые полы можно сделать или на стадии строительства, или, иногда, при капремонте. Тёплые полы и иные устройства низкотемпературного отопления обойдутся дороже высокотемпературных радиаторов (или иных устройств), зато способны использовать энергию от солнечных коллекторов и эффективно работают с конденсационными котлами.
Если речь идёт об отоплении двух-трёх помещений, скорее всего, можно ограничиться и одним контуром отопления. В более сложных случаях возможны комбинации. Бывает так, что для отопления жилых комнат используют тёплые полы, а во вспомогательных помещениях ставят радиаторы. Случается, что количество контуров отопления увеличивают, например, в одних комнатах ставят тёплые полы, в других тёплые полы совместно с небольшими радиаторами, в третьих — радиаторы, «настроенные» на меньшую температуру... вариантов много. Количество контуров отопления к выбору котла прямого отношения не имеет, надо лишь убедиться, что устройства управления выбранного котла поддерживают совместную работу нескольких контуров. Вероятно, для этого понадобится приобретение и установка дополнительных электронных модулей управления впридачу к штатной панели. Так как сложные системы логичнее строить в крупных домах, неудивительно, что больше всего возможностей подбора многоконтурных систем управления у напольных котлов. Бывает и так, что у «на-польников» панель в комплект не входит и подбирается отдельно.
Типы горелок. Все горелки делятся на атмосферные и наддувные. У настенных котлов горелки чаше всего встроены, у напольных, бывает, выполняются отдельно. И подбираются, кстати, тоже исходя из требуемых параметров и мощности.
У атмосферных горелок подача газовоздушной смеси происходит за счёт избыточного давления газа Это простой, дешёвый и бесшумный вариант, наиболее распространённый среди небольших котлов. У наддувной горелки воздух подаётся с помощью встроенного вентилятора За счёт изменения скорости вращения вентилятора легко можно изменить и мощность. «Плюсы» — не требуется тяга в дымоходе (вентилятор сам вытолкнет продукты сгорания), более высокий КПД (в частности, такие горелки характерны для конденсационных котлов и котлов большой мощности), меньшая зависимость от пониженного и повышенного давления газа и скачков давления в системе. У атмосферной горелки в этих случаях пламя может или «сесть» на горелку, или начать касаться теплообменника (оба варианта могут привести к прожогу деталей и, как следствие, к ремонту). Недостатки есть и у наддувных горелок: более высокая стоимость, энергозависимость и дополнительный шум от работы вентилятора
Большинство напольных моделей предназначены для установки в нежилых помещениях, для них вопрос шума не столь критичен: сменная горелка присоединяется снаррки корпуса. Корпуса многих «домашних» котлов (в основном настенных и некоторых напольных) с целью снижения шума дополнительно шумоизолированы, но всё равно говорить о полной тишине при работе нельзя.
Иногда, при новом строительстве, случается так: газ подвести реально, но в дальнейшем, через несколько месяцев или лет. Для таких случаев пригодны котлы со сменными горелками, такие встречаются среди напольных моделей. Первое время для отопления можно использовать дизельное топливо, поставив соответствующую горелку, в дальнейшем горелку меняют на газовую. Универсальные горелки, способные работать и на дизельном топливе, и на газе, для систем индивидуального отопления не применяются — слишком дороги.
Забор воздуха котлом. Это тоже один из параметров, определяющих тип котла. Различают котлы с открытой и закрытой камерой сгорания. У первых воздух забирается из помещения. Просто, удобно, но воздух для горения придётся восполнять за счёт нарркного, холодного. То есть нужна достаточно мощная вентиляция, а часть энергии будет потрачена на подогрев поступающего воздуха (это тоже придётся учесть при расчёте требуемой мощности котла). Котлы с закрытой камерой забирают воздух через отдельную трубу, с улицы, тяга создаётся с помощью вентилятора, отдельного и/или вентилятора наддувной горелки. Преимущества и недостатки котлов с принудительной тягой примерно такие же, как и в случае с наддувной горелкой: меньшая зависимость от конструкции дымохода, большая экономичность, но дополнительный шум от вентилятора, энергозависимость и более высокая цена.
Конвекционные (традиционные) и конденсационные котлы. Вообще-то эта особенность при описании любого котла находится едва ли не на первом месте. Но прежде чем делать выбор в пользу одного из двух этих типов, надо иметь представление о прочих особенностях и котлов, и систем отопления.
В обычном (традиционном) котле некоторая часть тепловой энергии теряется вместе с горячими газами. КПД таких котлов составляет порядка 90%, т.е. если взят котёл с горелкой мощностью 20 кВт, на нагрев воды останется около 18 кВт. Увеличить КПД можно, но всего на несколько процентов: чем «холоднее» выходящие газы, тем сложнее «отобрать» у них тепло.
В принципе, чем сильнее охлаждаются топочные газы в котле, тем больше энергии будет использовано по назначению Но есть одно ограничение. При температуре газа порядка 57 °С мы столкнёмся с явлением конденсации. Водяной пар, содержащийся в газе, начнёт конденсироваться в жидкость, «прихватывая» в себя химически активные вещества Даже если из котла будет выходить достаточно горячий газ, нужно учитывать и его неизбежное охлаждение в дымоходе. Конденсат весьма агрессивен и способен буквально в течение одного-двух сезонов разрушить традиционные кирпичные или стальные дымоходы. Температура газов может составлять порядка 150—200 °С, у старых моделей — выше, у некоторых современных (низкотемпературных) — ниже, около 100 °С. Остальное тепло в буквальном смысле слова «у