Водяные отопительные котлы для частного дома

Владельцы загородных домов, где отсутствует газовая магистраль, чаще всего устанавливают водяной котел отопления. Его основное преимущество заключается в использовании недорого сырья. Чтобы грамотно установить систему, необходимо разобраться в принципе работы, особенностях конструкции, монтажа и эксплуатации. Еще до приобретения желательно узнать, какие преимущества и недостатки имеет агрегат.

Котельное оборудование с водяным контуром — это усовершенствованная модель обычного стандартного котла. Устройство состоит из следующих частей:

• топочной камеры;
• колосниковой решетки;
• зольника;
• водяного контура.

Все одноконтурное оборудование предназначается исключительно для отопления жилища, а вот двухконтурные водяные отопительны котлы применяются и для обогрева, и для обеспечения жильцов горячей водой для хозяйственных нужд. Но при приобретении такой установки необходимо заранее рассчитать необходимую мощность, которая потребуется и для отопления, и для нагрева воды.

Что касается загрузки топлива, то процесс может осуществляться как в ручном режиме, так и в автоматическом. Во втором случае аппарат должен быть оснащен специальным резервуаром, который необходимо заполнять раз в неделю. Но такие современные установки стоят гораздо дороже, поэтому не так распространены.

Также стоит добавить, что такие агрегаты нуждаются в специальном топливе, которое прошло обработку.

Существуют приборы, оснащенные электрическими ТЭНами, которые следят за количеством сырья в топке и при необходимости добавляют его. Такая функция обеспечивает устройству непрерывное функционирование.

Обогрев дома осуществляется только после того, как водяной отопительный котел начинает работать, то есть в период горения топлива. Для растопки можно использовать дрова или уголь. Одна загрузка обеспечивает около 3−4 часов горения. Для более длительного периода лучше приобретать газогенераторные или твердотопливные агрегаты.

Чем качественнее прибор, эффективнее процессы теплообмена и точнее контроль температуры, тем меньше будут затраты на каждый киловатт добытого тепла. Водяные котлы отопления изготавливаются таким образом, чтобы теплоноситель нагревался максимально эффективно и быстро.

Кроме этого, стенка в водяном контуре обладает способностью аккумулировать тепловую энергию, которая образуется в процессе горения. Благодаря этому отопительное оборудование быстро нагревает жидкость и длительное время поддерживает необходимую температуру. Стоит отметить, что подобные установки обеспечивают одинаковую эффективность в системах и с естественной циркуляцией, и с принудительной.

Кроме доступной цены отопительного оборудования и невысокой стоимости топлива, существует и ряд других достоинств. К основным плюсам можно отнести следующие факторы:

• высокий показатель надежности;
• длительный эксплуатационный срок;
• приборы не нуждаются в частом обслуживании.

К преимуществам также можно отнести то, что золу, которая осталась после сгорания топлива, можно применять в качестве удобрения. Имеются и минусы. Дело в том, что водяной котел для отопления дома не обладает высоким коэффициентом полезного действия, и даже при высоком расходе топлива показатель не поднимается выше 80%. К тому же стандартные приборы нуждаются в частой загрузке дров, делать это придется каждые 3−5 часов.

Все имеющиеся в доме трубы и радиаторы, которые подключены к водяному контуру, обеспечивают равномерное распределение тепла по всем комнатам в доме. Теплообменником может быть обычный металлический резервуар, где находится жидкость. А уже под ним располагается непосредственно источник тепла. Но такая конструкции не очень эффективна: дело в том, что вода будет нагреваться только в нижней части емкости.

Лучше всего воспользоваться системой водяного контура, когда емкость имеет двойные стенки, между которых укладывается теплоноситель, по которому циркулирует горячая вода. За счет постоянного движения жидкость не застаивается, а небольшое пространство между слоями обеспечивает максимально быстрый прогрев всей площади.

Есть еще один эффективный способ изготовления, который помогает добиться максимальной эффективности. Но для этого понадобится несколько стальных труб (диаметр 5−6 см), которые необходимо сварить между собой и придать им форму волны. Затем расположить их вдоль стен и в верхней части топки.

При работе теплоноситель будет медленно передвигаться по трубам и обеспечивать тем самым качественную теплоотдачу. В случае неполадок эту систему довольно легко починить.

Все котельные установки оснащаются специальной системой регулирования температурного режима жидкости. Самый простой вариант — это установить на конструкцию специальный термостат. Принцип действия такого устройства заключается в том, что при нагреве воды до необходимой температуры в устройстве опускается заслонка, после чего заметно снижается поступление воздуха. А после того как жидкость начнет остывать, система срабатывает в обратном порядке.

Можно немного модернизировать систему контроля и установить на котел точнейшие температурные датчики, оснастить его принудительной электрифицированной подачей воздуха. В результате вентиляция будет обеспечивать верхнюю подачу, что обеспечит полное сжигание топлива. Но стоит отметить, что такая котельная установка будет функционировать только при наличии электрической сети или аккумулятора.

Многие владельцы загородных коттеджей устанавливают циркуляционный насос, в таком случае можно не опасаться, что котел, оставшийся без присмотра, замерзнет, что часто случается в необогреваемых помещениях. Дело в том, что такое устройство в критической ситуации включает насос, который возобновляет циркуляцию теплоносителя, поэтому даже в самый сильный мороз проточная вода не замерзает.

Климатические условия средней полосы и севера Евразии требуют теплоизоляции домов, однако одного утепления недостаточно. Потери тепла необходимо компенсировать с помощью обогревательной системы. Водяное отопление в частном доме является распространенным и наиболее эффективным способом.

Качество работы отопительного контура напрямую зависит от особенностей проектирования, выбора отопительного устройства и типа разводки. Как определиться с оборудованием и наиболее подходящей схемой, узнаете, ознакомившись с предложенной нами статьей. Представленная информация опирается на требования строительных нормативов.

Мы подробно описали принцип устройства водяной системы отопления, разобрали типичные варианты устройства. Для оптимизации восприятия непростой темы приложили схемы, фото-подборки и видео.

Структура и принцип работы

Обогревательные конструкции с жидким теплоносителем имеют похожий комплект составляющих частей, это:

• Отопительное оборудование – котел (газовый, жидко- или твердотопливный), печь, камин.
• Замкнутый контур в виде трубопровода, обеспечивающий непрерывную циркуляцию нагретого и остывшего теплоносителя (антифриза).
• Приборы отопления – металлические ребристые, панельные или гладкотрубные радиаторы, конвекторы, трубопроводы водяных теплых полов.
• Запорная арматура, необходимая для отключения отдельных приборов или линий системы для ремонта и обслуживания;
• приборы для регулировки и контроля за работой системы (расширительный бак, манометр, клапаны сброса и др.).
• Циркуляционные насосы, применяемые для создания принудительной подачи теплоносителя, иногда для обеспечения стабильного давления в системе устанавливается повысительный насос.

Если неподалеку проложена централизованная газовая магистраль, наиболее экономичным решением является установка газового котла.

При отсутствии центральных сетей для независимой системы газоснабжения придется устанавливать газгольдер. Однако этот вариант применим лишь в случае обустройства усадьбы достаточно большой площади.

Сердцем системы водяного отопления является котел. В нем тепловая энергия горения или нагрева электрических ТЭНов передается теплоносителю. От того, как он будет это делать, какие ресурсы использовать, зависит эффективность обогрева дома. Выбирая котел для водяного отопления, следует уяснить ряд нюансов, начиная с типа используемого топлива и заканчивая исполнением агрегата. Сложного в этом ничего, достаточно ознакомиться с особенностями каждой конструкции и подобрать оптимальный вариант.

Тип котла (топливо)

Для начала решите, на каком топливе будет работать отопительный котел. Оцените, доступность, бесперебойность и экономичность имеющихся вариантов.

Газовые

Если дом подключён к газовой магистрали, то вывод однозначный. Газ доступен, относительно недорог. Он поставляется непрерывно, поэтому не будет перебоев в работе водяного отопления, как в случае с электрическим котлом при отключении электропитания, и удобен в эксплуатации, не нужно отвлекаться на закладку нового топлива, как в случае твердотопливного котла. Газовые котлы оборудуются практичным и безотказным блоком автоматики для беспрерывной работы, не требуя при этом внимания пользователя.

Однако подключение газового котла требует получения специального разрешения, соблюдения требований по организации котельной и эксплуатации.

Конденсационные котлы обладают высоким КПД, условно достигающим 109% за счет использования тепла от конденсации водяного пара, образовавшегося в процессе сжигания газа. Это существенная экономия на отоплении, однако, стоимость такого агрегата в несколько раз превышает цены аналогов. Помимо этого при работе котла образуется высококислотный конденсат, который запрещено сливать в обычную канализацию и септик.

Атмосферные и турбированные газовые котлы отличаются тем, что первые используют в работе естественную тягу дымохода, а вторые вентиляторную наддувную горелку.

Электрические

Применяются в качестве основного или резервного котла в системе водяного отопления. Все зависит от условий. При этом даже в первом случае рекомендуют установить дополнительный котел на другом типе топлива, который при отключении электричества поддержит нагрев теплоносителя и не позволит дому замерзнуть.

Преимущество электрического котла в сравнительно невысокой стоимости и отсутствии жестких требований по установке и специальных разрешений. Минус – дорогостоящая эксплуатация в виду цен на электричество. Рентабелен обогрев электричеством только в небольших отопительных системах, например, в квартирах или домах на 2-3 комнаты с хорошей теплоизоляцией.

Наиболее распространены ТЭНовые электрические котлы для отопления с водяным контуром. Хотя электродные котлы экономят электроэнергию до 30% в сравнении с ТЭНовыми и обладают автонастройкой, они не так востребованы в связи с тем, что принцип работы построен на ионизации теплоносителя, в качестве которого используются специальные химические составы. Дистиллированная вода не подходит электродным котлам. Т.е. к немалой цене самого котла прибавятся еще и проблемы с подготовкой теплоносителя.

Твердотопливные

Эксплуатационное отличие твердотопливных котлов – периодическая закладка нового топлива. Именно на этой особенности в первую очередь и делается выбор: как часто нужно закладывать, способ загрузки, тип топлива и т.д.

Классические твердотопливные котлы работают на пламенном сгорании топлива. Агрегаты под уголь имеют невысокую топку, так как пламя от горения угля ниже, чем у дров, поэтому максимальная температура отмечается на уровне 10-15 см от горящих углей. Закладки угля хватает на 8-9 часов. Высота топки у котлов под дрова выше – до 40 см, за счет более высокого пламени, а одна закладка прогорает за 5-6 часов. Плюс дров в доступность и дешевизне, но перед использованием они должны быть хорошо просушены. Встречаются модели, которые работают и на угле, и на дровах. Плюсом котлов прямого горения можно выделить относительно компактные размеры.

Принцип работы пиролизных котлов состоит в разложении древесины под воздействием высокой температуры и дефиците кислорода на кокс и древесных газ, который впоследствии смешивается с воздухом и воспламеняется в камере сгорания. Горение происходит с температурами до 1200 оС. Одной закладки хватает на 10 часов работы котла. Отличаются возможностью регулирования температуры теплоносителя в зависимости от объема подаваемого воздуха в камеру сгорания. В качестве топлива чаще всего используются древесина, или бурый уголь, реже встречаются модели на коксе или каменном угле. Имеют высокий КПД, но для лучшей эффективности в виду быстрого сгорания топлива выбирать их рекомендуют с запасом мощности и в комплекте с теплоаккумуляторами.

Котлы длительного горения работают до 2-5 суток на любом твердом топливе (уголь, древесина, брикеты и т.д.). Стоят дороже аналогов, но экономия на расходе топлива перекрывает этот минус, как и то что ненужно слишком часто переживать о наличии топлива в камере сгорания.

Среди твердотопливных котлов агрегаты длительного горения выделяются массой преимуществ, но уступают газовым и электрическим котлам, имея более низкий КПД и жесткие требования к организации естественной или принудительной тяги.

Дизельные

Можно назвать альтернативой газовым котлам. Дизельное топливо дешевле электричества, а конструкция такого котла схожа с газовым, отличие заключается только в конструкции горелки. Многие модели построены таким образом, что можно путем замены горелки переходить на водяное отопление жидким топливом или газом. Как и в случае с газовыми, дизельные котлы могут быть конденсационного типа, принцип работы аналогичен.

Недостаток – высокий уровень шума при работе. Недалеко от котла необходимо оборудовать защищенный бак с запасом дизтоплива.

Теплообменник

Немаловажна надежность котла – на это влияет материал изготовления теплообменника. Чугун долговечен, может прослужить до 20 лет, но может повредиться от механических ударов и резких перепадов температур. Сталь устойчива к таким нагрузкам, но прослужит стальной теплообменник около 6 лет. Для частных домов рекомендуют чугун.

Помимо этого различают пластинчатые и трубчатые теплообменники:

• Пластинчатые встречаются чаще всего, отличаются дешевизной и высокой площадью теплоотдачи. Недостаток – требования к чистоте воды. В контур обязательно включается система водоочистки.
• Трубчатые обладают небольшой площадью теплоотдачи на единицу веса, что компенсируется массивной конструкцией и медным исполнением, а это существенно повышает цену.

Мощность

Расчет мощности теплового котла достаточно кропотливое занятие, требующее учета всех теплопотерь дома и параметров отопительной системы. Однако есть условная упрощенная «формула», согласно которой на 1 кВт котла приходится 10 м2 отапливаемого помещения. К этому прибавляется 20% запаса и 5-6 кВт при использовании двухконтурного котла для приготовления горячей воды, используемой в быту.

Конструкция

Котел может быть одноконтурным или двухконтурным. Здесь выбирать следуют из того, необходимо ли организовывать ГВС в доме.

Конструкция котла может быть с наддувом воздуха в камеру сгорания и без него, соответственно, различают модели:

Отвод продуктов сгорания у атмосферных котлов осуществляется посредством естественной тяги дымохода, поэтому к котлу постоянно должен поступать свежий воздух, что оговаривается жесткими требованиями СНИП к обустройству котельной.

Котлы с турбонаддувом оснащены вентиляторной наддувной горелкой. Это с одной стороны увеличивает КПД, но с другой и габариты агрегата возрастают. К тому же для работы им требуется электричество. Так как турбированный котел самостоятельно создает тягу для вывода продуктов сгорания, то вместо классического дымохода для него монтируется специальная труба через стены или коаксиальный дымоход, что упрощает требования к организации котельной.

По исполнению выбирать придется из:

Настенные модели представлены компактным корпусом, в который входят сам котел, циркуляционный насос, манометр, расширительный бак, воздухоотводчик и редуктор давления. Это удобно, не нужно заниматься проектированием котельной, а достаточно подвести дымоход и подключить к трубам. Однако такие агрегаты недолговечны, прослужат до 5-7 лет.

Напольные модели долговечны, могут прослужить до 15-40 лет. Их исполнение зачастую включает только котел, зато дополнительно с теплоаккумулирующей емкостью. Все остальные элементы потребуется выбрать и подсоединить отдельно. Оборудовать котельную для напольного варианта в несколько раз дороже, чем для настенного, но с другой стороны раздельное исполнение всех элементов водяного отопления позволит проще обслуживать и ремонтировать, а при необходимости и заменить, их по отдельности.

Производители

Отдельного рассмотрения стоят производители котлов для систем водяного отопления. Количество брендов огромно, отличаются они страной производства, качеством, ценами, комплектацией оборудования. Эта тема обширна, поэтому ей будет посвящена отдельная статья и ряд обзоров по наиболее популярным производителям.