Котел камин с водяным контуром: как выбрать котел для частного дома

Содержание

виды каминов с водяной рубашкой, дровяная печь из кирпича с подключением батарей, чугунные котлы камины

Содержание:

Отличия между водяным и обычным каминами
Что такое водяной контур
Подключение каминов, имеющих водяной контур
Плюсы и минусы камина с водяной рубашкой
Подведение итогов
Видео

Все большую популярность приобретают камины с водяным контуром. Они являются усовершенствованной моделью твердотопливных котлов. Внешне эти агрегаты похожи на обычные камины. Их устанавливают в загородных объектах недвижимости, а также в квартирах.

Отличия между водяным и обычным каминами

Упрощенно конструкция такого агрегата состоит из топки и дымохода. При этом топочные отделения бывают открытыми и закрытыми. Отопление помещения обычным камином происходит за счет тепла, излучаемого в результате горения топлива, и от нагретых стенок агрегата.

После того как растоплен камин с открытой топкой, он тут же начинает отдавать тепловую энергию в обогреваемое пространство, но его теплоотдача незначительная.

Такие приборы не используют в качестве основного источника теплоснабжения жилья, а больше с эстетической целью, чтобы украсить интерьер.

Что касается агрегатов с закрытой топкой, то их КПД намного выше – он может составлять 85%. Топочное отделение в них прикрывают створками, произведенными из стеклокерамики или кварцевого огнеупорного стекла.

Топочная камера котлов — каминов с водяным контуром принадлежит к закрытому типу, но в отличие от стандартных моделей у них имеются двойные металлические стенки, у которых внутри вмонтированы теплообменники в форме змеевика. Эти теплообменные элементы подключают к конструкции водяного обогрева всего домовладения.

В результате камин с системой водяного отопления может быть самостоятельным источником теплоснабжения жилья, а кроме этого, водонагревательным прибором. Топливом для данных агрегатов служит лиственная или хвойная древесина. Кроме этого, используют брикеты из опилок, относящиеся к наиболее эффективному топливному материалу, который после себя оставляет минимальное количество золы.

Что такое водяной контур

Для выпуска агрегатов задействуют 4−5-миллиметровую котельную сталь, а для чугунного камина с водяным контуром отопления применяют сплав толщиной не больше8 миллиметров. Снаружи его окрашивают огнестойким составом. Пространство, имеющееся между стенками (водяная рубашка), способно вмещать до40 литров воды.

Топку изнутри облицовывают жаропрочной плиткой. Между ее стенками расположены воздушные каналы – через них происходит доступ кислорода, необходимый для поддержания горения, и, как уже сказано ранее, находятся теплообменники.

Нагретая в каналах воздушная масса посредством особых отверстий, выводится в помещение, а вода, прошедшая через змеевики камина с водяной рубашкой, подается в систему отопления и в трубы горячего водоснабжения.

Подключение каминов, имеющих водяной контур

Принципиальная схема подсоединения агрегата с водяным контуром, состоит из:

Камина, который монтируют и в подвалах, и на верхних этажах строений.
Емкости с жидкостью, называемую гидро-, теплоаккумулятором, устанавливаемой в техническом помещении. Гидроаккумулятор также оснащен змеевиком, в который поступает теплоноситель.
Системы теплоснабжения и радиаторов – в них подается вода, нагреваемая в аккумуляторе. Читайте также: «Правильное подключение гидроаккумулятора к системе водоснабжения – инструкция по установке».

При этом схема монтажа в зависимости от места расположения и вида расширительного бака может значительно отличаться, она бывает:

закрытой;
открытой.

В открытой системе расширительный бак размещают в наивысшей точке строения, а это означает, что вода перемещается в теплообменник благодаря гравитационным силам. Излишний объем нагретой расширенной жидкости поступает назад в бачок, а это в ряде случаев предотвращает возникновение аварийной ситуации.

Теплоноситель греется в змеевике, находящемся в открытой котловой насадке топочного отделения. Данная система монтажа камина — печи с подключением батарей отличается простотой и не нуждается в использовании дополнительных электроприборов.

Но обеспечить теплом большую площадь она не может, поскольку:

происходит потеря удельного веса воды;

трубы обладают значительным гидравлическим сопротивлением.

Схему подключения в условиях закрытой системы с дровяным камином с водяным контуром применяют намного чаще. В ней вода из расширительного бачка мембранного типа направляется в теплообменник, располагающийся в закрытой котловой части. Жидкость, нагретая до 80 – 90 градусов, благодаря функционированию циркуляционного насоса, перемещается прямо в бойлер-накопитель, а оттуда в систему.

Если прекращается теплоотдача, возможно закипание воды, а это приводит к отключению электропитания, а значит, и насосного оборудования. В результате в системе сильно возрастает давление, что может вывести ее из строя.

С целью недопущения перегрева воды в задней части топочной камеры камина — котла для отопления дома дополнительно располагается змеевик, в который в случае необходимости поступает холодная вода. Кроме этого, в водяную рубашку топки помещают датчик термозащиты, срабатывающий при превышении допустимого температурного режима. При этом включается слив теплоносителя в канализацию.

Плюсы и минусы камина с водяной рубашкой

Из преимуществ следует отметить:

Наличие возможности встроить котел-камин в уже функционирующую теплоснабжающую систему, а если потребуется, он может быть ее полноценной заменой.
Многофункциональность. Агрегат используют в системах обогрева и горячего водоснабжения, а его эстетичный внешний вид придает ему привлекательность.
Такой камин способен отопить дом площадью около250 м².
Металл топочного отделения не перегревается, поскольку отвод тепла осуществляется постоянно, а это означает, что теплокамин прослужит долго.
Закрытый тип топочной камеры обеспечивает прибору пожаробезопасность, поэтому его можно монтировать в любом месте жилья.
При наличии открытой системы не требуется использование электроэнергии, поэтому она экономична.
Если имеются необходимые навыки, можно смонтировать камин с водяным контуром своими руками.
Доступность топливных ресурсов для теплокаминов.
В ряде моделей имеется возможность готовить пищу.

Недостатки следующие:

Отсутствие автоматизации.
Растапливать агрегат и подкладывать в него топливо можно лишь вручную.
Низкий КПД.

Подведение итогов

Как показала практика, обустройство агрегатов, имеющих водяной контур, по сравнению с установкой электрокотла аналогичной мощности обойдется намного дороже. Особенно это касается каминов из кирпича с водяным контуром. Чтобы окупилась разница в затратах, потребуется минимум 5 лет и то при условии, что семья будет проживать в доме круглый год.

Если в домовладении находятся периодически, то оно, как правило, имеет небольшую площадь и в нем обычно обогревается только нижний этаж. Разумеется, что в этом случае монтаж водяного камина нецелесообразен.

Это означает, что выбор такого агрегата может оправдать себя при использовании его в качестве резервного источника тепла для больших по площади помещений и при мощности электроснабжения до 3 кВт.

печи камины для дачи и дома, как подключить отопительный камин с водяной рубашкой и котлом

Содержание:

Что представляет собой камин для водяного отопления
Виды отопительных каминов
Из чего делают камины с водяным контуром
Дополнительные функции
Требования к топливу
Как подключить к котлу или печи — правила монтажа
Видео

В наш век, когда экономия энергоресурсов выходит на первый план, подключение камина к водяному контуру для отопления дома уже никого не удивляет. В таком случае у конструкции появляется два предназначения: радовать хозяев своим уютным огнём и эффективно обогревать помещение. На рынке сейчас имеется масса конструкций каминов печей, имеющих выходы для водяного контура.

Что представляет собой камин для водяного отопления

По внешнему виду такие камины ничем не отличаются от традиционных. Как правило, заводские варианты выполнены из термостойкой стали или чугуна. Под камерой сгорания располагают зольник. Топочная дверка изготовлена из жаростойкого стекла. Главное отличие от обычного камина: в топке имеется теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель. Это может быть вода или незамерзающий раствор, который обычно применяют для систем отопления в загородных домах.

Теплообменник выглядит как простой змеевик, водяная рубашка или другая ёмкость, помещённая над огнём.

Принцип устройства камина с водяным контуром отопления следующий: нагретая вода при расширении вытесняется наверх и начинает циркулировать по трубам и радиаторам. От обычного котла такую систему отличает внешний вид и возможность любоваться пламенем огня. В итоге получается гибрид: камин котел с водяным контуром.

Виды отопительных каминов

В качестве варианта печи камина с водяной рубашкой можно рассмотреть заводскую модель с мощностью в 8 кВт. Такое устройство способно отопить помещение около 80 кв. м. КПД у таких моделей обычно от 60 до 80 процентов.

Полезная информация. Отопительные камины можно подключать к одному контуру с котлами, работающими на твёрдом топливе, природном газе, солярке или электричестве.

Для таких целей используют гидрострелку.

Камины мощностью в 32 кВт осилят отопить помещение до 300 кв. м. Производители называют свои агрегаты не отопительными каминами, а каминными топками, тем самым отодвигая на задний план эстетику огня.

Печи камины с водяным контуром для дачи решают проблему отопления в зимний период.

Из чего делают камины с водяным контуром

Корпуса каминов с котлом водяного отопления изготавливают из чугуна или жаропрочной стали. Больший срок эксплуатации имеет чугун. Но изделия, сделанные из чугуна, очень тяжёлые и массивные. Кроме того, при значительных перепадах температур чугун может треснуть. Поэтому чаще всего делают печь камин с водяным контуром комбинированной: из стали и чугуна. Корпус и элементы, которые не сильно нагреваются, делают из стали, водяную рубашку вставляют так же стальную.

Решётка, куда выкладывается топливо, а так же короб дверки — чугунные. Корпус стальных и чугунных печей каминов с водяным контуром отопления имеет толщину от 4-х до 6-и мм. 8-и кило ватные камины весят около 145 кг. До 250 кг. имеет вес 22-х кило ватный агрегат.

Такая массивность отопительных приборов не всегда устраивает потребителей из-за сложности монтажа. Чугунные и стальные камины с водяным контуром для отопления дома долговечные и надёжные.

Дополнительные функции

Производители каминов добавляют дополнительные возможности своим изделиям.

Интерес представляют следующие опции:

Самоочистка стекла топочной дверки, которая происходит за счёт особой конфигурации обдува чистым воздухом. Сажа просто не успевает осесть на стекле.
Автоматизированная система управления. Если температурный порог теплоносителя превышен, происходит запуск принудительной циркуляции.
Улучшение теплоизоляции топочной камеры с помощью футеровки шамотным кирпичом, а так же двойного стекла на топочной дверке. Это увеличивает долговечность стального устройства, защищает от постепенного прогорания. Иногда двойное стекло на топке ставить нецелесообразно. Ведь камины для водяного отопления дома устанавливают в помещениях, которые как раз и нужно отапливать. Поэтому тепло от топки не помешает.
Еще одна функция — использование пиролиза. Но в таком случае это уже не камин, а газогенераторный котёл. Устройство камеры вторичного сгорания накладывает определённые требования к устройству, которые не всегда приемлемы для камина.
Интересная опция — подача воздуха для горения топлива с улицы. Это полезная функция, которая позволяет каминной топке использовать для притока кислорода собственные воздуховоды. Актуально для мощных отопительных каминов с водяным контуром.

При выборе каминов, предназначенных для подключения к водяному контуру, можно ориентироваться на дополнительные функции. Следует учесть, что все эти опции автоматически повышают цену изделия.

Также стоимость изделий зависит от дизайна и от конфигурации. Например, варианты угловых печей каминов с водяным контуром идеально впишутся в небольшой каминный зал.

Требования к топливу

Традиционно для растопки каминов берут дрова. Применение угля — большая редкость. Уголь, конечно, выдаёт высокую температуру, но, чтобы его разжечь, нужно приложить усилия. Большая часть моделей отопительных каминов предназначена для работы на обычных дровах.

Полезная информация. Рекомендуется заготавливать древесину лиственных пород. Дрова, полученные из хвойных деревьев, более смолистые. Применять их можно, но дымоход и топку нужно будет часто прочищать.

Влажность дров не должна превышать 20 процентов. Если это условие нарушено, то древесина будет плохо разгораться и давать много дыма и мало тепла. Таким образом, мощность камина будет снижена.

Размеры дров зависят от габаритов топки. В мощные отопительные камины можно загружать 40-сантиметровые поленья. Стандарт для 8-и кило ватных моделей — дрова в 20 см.

Как подключить к котлу или печи — правила монтажа

Чтобы подключить камин к уже имеющемуся водяному контуру, нужно выбрать подходящую модель.

При выборе агрегата следует учесть:

мощностные характеристики;
материал изготовления;
безопасность при эксплуатации;
требования к дымоходу;
выбор топлива;
требования к обслуживанию.

Перед тем, как подключить печь с водяным контуром, обязательно нужно ознакомиться с инструкцией к агрегату. Производители, как правило, дают свои особые рекомендации.

Бывает два типа подключения к водяному контуру:

при условии естественной циркуляции теплоносителя;
с использованием циркуляционных насосов.

Схема подключения практически ничем не отличается от традиционной, которая применяется для обычных котлов.

Если используется гравитационная система, то схема следующая:

После выхода из теплообменника устанавливают разгонный коллектор. Он поднимает жидкость к верхней точке отопительной системы.
Расширительный бачок (открытый или мембранный), устанавливают на самом верхнем уровне.
У магистральной трубы должен быть минимальный диаметр 32 мм, иначе циркуляция не будет полноценной.
Уклон магистрали выдерживают не менее 5 см на 1 метр. Если он будет меньше, то движение воды замедлится, и температура в разных точках отопительной системы будет различаться. То есть эффективность отопления сведётся к минимуму.
Трубы, которые подходят к радиаторам, должны быть диаметров от 16 до 20 мм.

Принудительная система циркуляции теплоносителя предъявляет гораздо меньше требований к монтажу:

Расширительный бачок устанавливают после циркуляционного насоса.
Не принципиально выдерживать уклон магистральной трубы.
Скорость движения жидкости по трубам и температуру «обратки» выставляют автоматикой.

Нужно обратить внимание на качество теплоносителя. В домах, где есть возможность контроля за отопительной системой, удобней пользоваться очищенной водой. В загородных домах используют незамерзающие средства.

Установка сантехники — котлы EZ

Трубная арматура, необходимая для установки, доступна в большинстве местных хозяйственных магазинов и центров по благоустройству дома. Мы также можем порекомендовать SupplyHouse, онлайн-продавца, который предлагает хорошие цены на детали сантехники. SupplyHouse

При первой топке печи очень важно, чтобы вода нагрелась до рабочей температуры (от 160° до 180°), прежде чем вы действительно начнете обогревать свой дом или другое строение. Если вы начнете черпать тепло из воды слишком рано, печь не сможет наверстать упущенное, и креозот, вероятно, забьет ваш дымоход. Оставьте водяной насос (насосы) работающими, но не включайте внутренний термостат наружной печи до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температура.

Печь Наружная сантехника

Завершенная сборка

Изолированный трубопровод PEX имеет две водопроводные трубы: красную, по которой нагретая вода от печи возвращается обратно в дом, и синюю. от дома до печки. Вот изображение задней части печи без прикрепленного внешнего корпуса, показывающее порты для сантехнических соединений.

Фитинги на задней стороне печи имеют внутреннюю резьбу 1 дюйм. Вот схема основных фитингов, необходимых для крепления линий PEX к печи, взятая из нашего руководства по эксплуатации.

Вот фотография фитингов, необходимых для установки сдвоенного насоса с двумя обратными линиями, соединенными тройником. Мы рекомендуем вам использовать Y-образный фитинг вместо показанного здесь тройника. Y-образный фитинг позволит двум потокам воды в обратных линиях более плавно сливаться в один поток. Показанный здесь тройник должен быть установлен таким образом, чтобы один из более длинных прямых концов подводил возвратную воду непосредственно к резервуару для воды печи. Он по-прежнему работает, но приводит к ненужной турбулентности воды, которая может замедлить поток.

Заземляющий стержень вбит в землю рядом с печью и соединен с печью толстым проводом.

Вот и завершена установка. Насосы и клапаны также должны быть покрыты изоляционным ватином, чтобы свести к минимуму потери тепла. Держите эту изоляцию прикрепленной достаточно просто, чтобы обеспечить быстрый доступ к насосам, когда это необходимо.

Если у вас есть 2 обратные линии для вашей системы, добавьте тройник, чтобы соединить 2 обратные линии с портом возврата. Это обеспечит более плавный поток воды, чем тройник.

Если вам трудно найти Y-образный фитинг, подойдет обычный тройник, латунный или PEX, в зависимости от того, с какими трубами вы работаете. Только не забудьте сориентировать фитинг таким образом, чтобы поток воды был максимально плавным. Приведенная выше иллюстрация установки двойной обратной линии заказчика будет работать, но ниже показана предпочтительная ориентация фитинга.

Тройник для установки двойной обратной линии.

На рисунке показано соединение водопровода с теплообменником в топочном пространстве на чердаке. Установив байпасную линию между подачей и обраткой, можно перекрыть подачу нагретой воды в топку в теплое время года весной и осенью. В жаркий день дом может перегреться даже без работающего вентилятора. Затем ночью или в более холодный день легко снова открыть клапаны. Просто убедитесь, что вода течет либо через змеевик печи, либо через перепускной клапан, чтобы насос мог свободно циркулировать через нее.

На схеме «Подводка насоса» показано, что для крепления водяного насоса необходимы 2 фланца насоса. Обратите особое внимание на направление потока воды здесь. На водяном насосе есть стрелка. Он ДОЛЖЕН быть направлен ВНИЗ, в сторону от печи и к красной линии PEX в землю. Мы рекомендуем снимать насосы для тщательной очистки крыльчаток весной при опорожнении печи. Избыточные минеральные отложения на крыльчатках насоса снижают эффективность и в конечном итоге приводят к перегреву и выходу насоса из строя.

Водяной насос имеет пластиковый обратный клапан, который не требуется для этого применения. Просто удалите и выбросьте его перед установкой.

Соединение «Слив котла» можно изменить, если добавить туда анодный стержень. Мы НАСТОЯТЕЛЬНО рекомендуем вам установить анодный стержень из магниевого сплава , чтобы защитить водяную рубашку от коррозии. Магниевые стержни хорошо работают вместе с нашей нитритной обработкой воды. Это та же простая технология, которая используется для защиты водонагревателей от преждевременного выхода из строя. Добавьте тройник к сливному отверстию, затем прикрепите сливной кран под тройником, и вы можете вставить 42-дюймовый расходуемый анодный стержень прямо через тройник в водяную рубашку печи. Вам нужно будет использовать переходник, чтобы приспособить меньшую резьбу анодного стержня. Когда стержень разрушается, материал падает на дно резервуара в виде ила, поэтому позаботьтесь о том, чтобы тщательно смыть его весной, когда будете сливать воду из резервуара. Немного приподняв переднюю часть печи домкратом, вы поможете всему полностью слиться.

Убедитесь, что резьба на всех фитингах чистая, и всегда используйте сантехнический герметик для резьбы, чтобы обеспечить герметичность установки. В конце отопительного сезона, после того, как вы слили воду из печи, вытащите анодный стержень и осмотрите его. Замените его, когда он изношен. Мы не можем предоставить график, когда его нужно будет заменить, потому что качество воды у всех разное. Коррозия, которую вы видите на анодном стержне, возникла бы на водяной рубашке, если бы анодный стержень не жертвовал собой.

Адаптер анодного стержня Тройник дренажного отверстияНанесение смазочного материала для труб

Когда вы все проверили, чтобы убедиться в отсутствии утечек и правильной циркуляции воды, обязательно оберните все изоляцией. Снятие черных стальных панелей с задней части печи облегчает использование трубного ключа для соединений. Это также упрощает установку трубной обмотки вокруг возвратной линии, идущей к верхней части печи. Любые открытые водопроводные линии или трубы снижают эффективность печи и увеличивают вероятность того, что вода может замерзнуть, если ваш огонь неожиданно погаснет.

Внутренняя сантехника

на каждом этапе, имейте в виду, что то, что вы делаете, составляет простой односложенный, от наружного котла до крытого печи, затем до крытого горячего нагрева, от нагреваемого нагревателя, на открытом котел а потом обратно к наружному котлу.

Необходимые фитинги зависят от существующей сантехники. Вы также должны установить запорные клапаны на каждом соединении, чтобы упростить техническое обслуживание в будущем. Если у вас есть старая сантехника, которая годами собиралась вместе, возможно, сейчас самое подходящее время, чтобы привести ее в порядок. Линии PEX облегчают задачу.

Водонагреватель

Если вы планируете также нагревать свое горячее водоснабжение с помощью наружного котла, вам необходимо направить горячую воду от уличной печи в печь с принудительной подачей воздуха в вашем доме до запуска к внутреннему водонагревателю. Вот прекрасное видео, показывающее правильно установленный пластинчатый теплообменник. В видео говорится, что сначала нужно направить нагретую воду от уличной печи к водонагревателю. Однако мы считаем, что это приводит к тому, что горячая вода для бытовых нужд оказывается намного горячее, чем необходимо, что увеличивает риск ошпаривания.

Помните, что пластинчатый теплообменник подключается к линии подачи воды COLD резервуара для воды. Нагретая вода из уличной печи сначала подключается к внутренней печи, затем идет оттуда к водонагревателю и, наконец, возвращается в уличную печь. В ситуациях, когда над баком водонагревателя недостаточно места для установки теплообменника, как показано выше, теплообменник можно расположить по-другому. Однако для максимальной эффективности лучше всего установить его как можно ближе к водонагревателю. Мы можем дать вам конкретный совет для вашей уникальной ситуации.

Печь с принудительной подачей воздуха

Наружный котел Ezboilers обогревает ваш дом с помощью теплообменника вода-воздух, установленного в камере печи дома. Единственное особое внимание следует уделить ситуациям, когда система кондиционирования воздуха уже установлена вместе с печью. Новый теплообменник горячей воды нельзя устанавливать слишком близко к теплообменнику кондиционера, так как это может привести к замерзанию воды во время работы кондиционера. Если теплообменник должен быть установлен очень близко к змеевику кондиционера, вам нужно будет слить воду из теплообменника перед использованием кондиционера. Мы хотим избежать этого варианта. Наилучшей практикой является установка теплообменника как можно ближе к печи, но не менее чем на 4″ над печью, между печью и змеевиком кондиционера. Вот пара видео, показывающих, как установить обменник.

Теплообменник можно установить, вырезав только одну сторону камеры и прикрепив угловые кронштейны к внутренним сторонам камеры, чтобы теплообменник мог опираться на них. Ключом к его хорошей работе является обязательное уплотнение металлической лентой, чтобы максимальное количество воздуха проходило через теплообменник, а не вокруг него.

Бывают ситуации, особенно в старых домах, где кажется слишком мало места для работы на пленуме. Мы всегда готовы помочь вам разобраться. Мы не просто оставляем вашу новую плиту и уезжаем, когда доставим ее. Мы проведем вас через весь процесс установки, включая осмотр вашей существующей системы отопления, чтобы убедиться, что вы понимаете, как это сделать правильно.

Внутренний котел

Если вы отапливаете свой дом с помощью внутреннего котла, а не системы с принудительной подачей воздуха, вы используете водо-водяной пластинчатый теплообменник для подачи тепла от печи Ezboiler к внутренней котельной системе. Это та же процедура, что и при подключении к водонагревателю. Опять же, вы врубаетесь только в «холодную» обратку от внутреннего котла. Вот пара хороших видео, описывающих простую процедуру.

EZ Печи-бойлеры также работают с системами лучистого теплого пола. Вот изображение примера коллектора для распределения нагретой воды по различным зонам нагрева.

Распределительный коллектор водяного отопления

Для помощи в установке лучистого отопления мы рекомендуем наших друзей в Radiantec. Они предлагают БЕСПЛАТНУЮ помощь в проектировании, руководства по эксплуатации и брошюры, даже если вы делаете это самостоятельно. Они помогут вам сделать работу правильно.

Radiantec

Теплообменник для вашей печи можно установить даже в тех случаях, когда печь находится на чердаке.

Домашняя страница

Назад к основам: Котлы и системы горячего водоснабжения | Консультации

Цели обучения

Знать и понимать применимые нормы и стандарты для котлов.
Узнайте о водораспределении, вариантах насосов и аксессуарах для системы горячего водоснабжения.
Понимание применения котлов для комфортного отопления и повышения эффективности котлов.

Обзор котлов

Котлы, часто используемые в коммерческих зданиях, могут нагревать как воздух, так и жидкости.
Международный механический кодекс определяет требования к конструкции и техническим характеристикам котлов и их использование в системах горячего водоснабжения.

Котлы представляют собой надежные элементы оборудования со встроенными теплообменниками, способными повышать температуру жидкости в соответствии с нагрузкой здания или технологическим процессом. Обычная разница температур, указанная в проекте системы комфортного отопления, составляет 30°F или 20°F между температурой воды на входе и температурой воды на выходе, обслуживающей здание. Котлы питаются от топлива, которое может быть природным газом, дизельным топливом или пропаном.

В процессе горения, при котором наружный воздух подается в горелку котла, энергия вырабатывается и выделяется из топлива в жидкость. Котлы спроектированы и изготовлены в соответствии со стандартами Американского общества инженеров-механиков по котлам и сосудам под давлением.

Первый свод правил по котлам и сосудам под давлением был выпущен в 1914 г. и опубликован в 1915 г. В настоящее время он считается наиболее полным стандартом и руководством по конструкции и эксплуатации котлов. BPVC применяется к котлам не только для использования в системах отопления для обеспечения комфорта человека, но также для производства электроэнергии и ядерной энергии, среди прочего.

BPVC носит всеобъемлющий характер и состоит из более чем 10 разделов. В разделе I приведены рекомендации по конструкции энергетических котлов, а в разделе VII приведены подробные сведения об уходе за этим оборудованием и его техническом обслуживании. Раздел VIII посвящен сосудам под давлением, работающим при давлении выше 15 фунтов на квадратный дюйм (psig).

Отопительные котлы относятся к разделу IV и включают котлы для производства пара, нагреватели питьевой воды и системы горячего водоснабжения. В этом разделе приведены требования к установке и осмотру, особенно для приложений с низким давлением. Отопительные котлы для производства пара подпадают под два диапазона давления. Применения низкого давления для паровых котлов рассматриваются для котлов менее 15 фунтов на квадратный дюйм и для водогрейных котлов менее 160 фунтов на квадратный дюйм. Эти котлы могут работать на природном газе, мазуте, электричестве или угле. Кроме того, в Разделе VI приведены рекомендации по уходу и эксплуатации, в том числе средства управления водогрейными котлами.

В дополнение к BPVC существуют другие коды и стандарты, которые инженеры-конструкторы используют при выборе котлов для комфортного отопления. В соответствии с Международным советом по нормам и правилам предоставляется несколько кодексов, таких как Международный строительный кодекс, Международный механический кодекс, Международный кодекс по сантехнике и Международный кодекс по топливному газу. Эти нормы дают инженеру-проектировщику минимальные критерии, которые необходимо реализовать при проектировании функциональной и безопасной системы.

Котлы обычно используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, как правило, для комфортного отопления. Водонагреватели относятся к оборудованию, обслуживающему бытовые системы питьевого водоснабжения; специальные рекомендации для водонагревателей указаны в МПК.

Рис. 1: Фрагмент показывает котел отопительной воды малого типа. Цель — показать, о чем идет речь в статье как о предохранительном клапане и отсечке при малой воде. Предоставлено: WSP USA Buildings

Издание IMC 2018 года является всеобъемлющим и включает 15 глав и два приложения. Глава 7 содержит рекомендации по воздуху для горения. Наиболее распространенными вариантами являются два отверстия, одно высокое и одно низкое, или одно большое отверстие. Размер отверстия рассчитывается путем добавления всего оборудования для сжигания топлива в механическое помещение с использованием минимум 1 квадратный дюйм на 1000 британских тепловых единиц в час или 3000 БТЕ/час, в зависимости от варианта, выбранного для проекта. Эти конкретные методы подробно описаны в IFGC.

Глава 10 IMC содержит рекомендации для котлов, водонагревателей и сосудов под давлением. В этой главе следует отметить несколько ключевых моментов:

Раздел 1004 – Котлы:

Как обсуждалось ранее, котлы должны соответствовать ASME BPVC.
Безопасность и средства управления, необходимые для проектирования котлов, работающих на топливе, должны соответствовать стандарту ASME-CSD-1, который является стандартом ASME для средств управления и устройств безопасности для автоматических котлов. В соответствии с IMC регулирующие стандарты котлов делятся на два диапазона, первый диапазон составляет менее 12,5 миллионов БТЕ / час, что соответствует ASME BPVC в разделе I или IV. Котел, превышающий это значение, подпадает под действие NFPA 85: Кодекс опасностей для котлов и систем сгорания. Это включает меры безопасности для предотвращения взрывов в котлах с такой большой мощностью.
Установка котла должна соответствовать рекомендациям производителя.
Зазоры важны. Инженер-проектировщик должен всегда помнить об имеющемся рабочем пространстве вокруг котлов; в дополнение к доступному месту, чтобы удалить и заменить его. В этом разделе код обеспечивает минимальные размеры для доступа и обслуживания оборудования. Зазоры должны составлять не менее 18 дюймов вокруг оборудования; однако это может превышать 18 дюймов, в зависимости от типа, размера и области применения котла. Несколько моментов, которые следует учитывать при согласовании и проектировании котельных.
- Инженер должен подтвердить площадь, необходимую для такого крупного оборудования. В связи с оптимизацией затрат, эти помещения рассчитаны на необходимое пространство для обслуживания и удаления оборудования.
- Инженеры должны учитывать изменения в оборудовании, указанном в качестве основы для проектирования, по сравнению с предоставленным, поскольку размеры варьируются от поставщика к поставщику.
- Сегодня трехмерное моделирование является жизненно важным инструментом, используемым инженерами-конструкторами для обеспечения выделения надлежащих зазоров для обслуживания оборудования.
Паровые котлы требуют дополнительного зазора над головой, в частности, это необходимо учитывать в помещениях для модернизации, поскольку существующее пространство от пола до пола может быть ограничено.
- В подразделе 1004.3.1 IMC предоставляет таблицу 1004.3.1 с указанием зазоров сверху котла; читателю следует ознакомиться при проектировании новой котельной.
Водогрейные котлы должны находиться в отдельном ограждении помещения, а стены должны быть огнестойкими в соответствии с IMC, IBC и NFPA. Эти разделы кода были рассмотрены в моей предыдущей статье для систем отопления с горячей водой.

Секция 1005 – Соединения котла:

Все котлы должны быть оборудованы подачей подпиточной воды и запорным клапаном как на обратном, так и на подающем трубопроводе. Кроме того, необходимо предусмотреть отсечку при низком уровне воды, так как они отвечают за отключение процесса горения в случае низкого уровня воды. Эти отключения автоматические. Это указано в разделе 1007 (см. рисунок 1).

Раздел 1006 – Предохранительные и предохранительные клапаны и органы управления:

Приведены конкретные критерии как для водогрейных, так и для паровых котлов. Котлы должны быть снабжены предохранительными клапанами и предохранительными клапанами с номинальной пропускной способностью для системы, которую они обслуживают. Предохранительные клапаны часто подпружинены. Это необходимо для того, чтобы клапан сбрасывал давление в случае, если давление в системе превысит заданное значение.

Распределение котловой воды

Делая шаг назад в историю, системы трубопроводов могут быть однотрубными, двухтрубными или четырехтрубными. Во-первых, однотрубные системы реализуются только для систем отопления на выделенном контуре, который привязывает обратную линию после оборудования. Есть несколько недостатков, учитывая, что оборудование подключено последовательно, что вызывает увеличение напора и, следовательно, увеличивает размер насосной системы. Кроме того, потеря температуры на протяжении всего пробега. Это напрямую влияет на общие эксплуатационные расходы.

Примером однотрубной системы отопления является излучение по периметру, в основном предназначенное для районов с более холодным климатом, эти системы известны как однопоточные. Во-вторых, двухтрубные системы предназначены для обеспечения охлаждения и обогрева с использованием подающего и обратного трубопровода попеременно для обогрева и охлаждения. Это заставляет систему переключаться в зависимости от сезона.

Последняя представляет собой общеупотребительную четырехтрубную систему. Эта система имеет специальный контур для охлажденной воды и еще один для горячей воды. Эксплуатационные расходы могут варьироваться, и они оцениваются на проектной основе в соответствии с потребностями объекта.

Размер трубы имеет ключевое значение для контура распределения. Вода, движущаяся внутри труб, должна преодолевать потери на трение; поэтому важна скорость, с которой движется поток. Одним из ключевых понятий, которое должен понимать инженер, является число Рейнольдса. Это число помогает нам определить, является ли поток ламинарным или турбулентным внутри трубы. Его определение включает плотность жидкости (, скорость жидкости (, характеристический линейный размер ( и динамическую вязкость если жидкость (.

Формула выражается как . Как правило, более низкие числа Рейнольдса указывают на ламинарный поток, а более высокие указывают на турбулентный. Инженер использует диаграммы, такие как диаграмма Муди, с известным числом Рейнольдса и шероховатостью трубы, тип потока может быть определен , Кроме того, стандарты и правила содержат минимальные рекомендации по рекомендуемым скоростям для конкретных систем.Один пример можно найти в стандарте ASHRAE 9.0.1: Энергетический стандарт для зданий, кроме малоэтажных жилых домов. В главе 6, таблице 6.5.4.6 приведены рекомендуемые скорости потока и максимальные скорости.

Рис. 2: Деталь расширительного бака системы отопления с предохранителями. Подробная информация является общей для предоставления руководства в качестве вспомогательного документа к статье о системе водяного отопления. Предоставлено: WSP USA Buildings

Варианты насосов

Существует два распространенных варианта насосов для проектирования центральной станции горячего водоснабжения. Во-первых, система, спроектированная с первичными насосами, обслуживающими здание, обычно называемая переменной первичной. Общими преимуществами являются более низкие эксплуатационные расходы и централизованное обслуживание.

Вторая система — первичная/вторичная, часто используется, когда центральная станция расположена дальше от здания, которое она обслуживает, или обслуживает несколько зданий с разными требованиями. Инженер-проектировщик должен рассмотреть и оценить окупаемость инвестиций, чтобы предоставить владельцу наиболее рентабельный дизайн. Как правило, владельцы предпочитают видеть окупаемость инвестиций менее чем за пять или семь лет для целей принятия решений.

Принадлежности для системы горячего водоснабжения

Системы с замкнутым контуром, в данном случае системы водяного отопления, снабжены аксессуарами, повышающими производительность системы, такими как расширительные баки, сепараторы воздуха, манометры и датчики температуры. При нагревании жидкость увеличивает свой объем в зависимости от температуры и давления в системе, а эти аксессуары обеспечивают безопасность.

Существует несколько типов расширительных баков, наиболее распространенными являются баллонный и диафрагменный. Оба бака закрытого типа. Расширительные баки баллонного типа имеют внутреннюю камеру для удержания воды, эта камера расширяется по мере увеличения температуры системы, и воздух, и вода изолированы внутри бака.

Баки диафрагменного типа имеют внутреннюю диафрагму, расположенную примерно посередине. Нижняя часть содержит воду, а верхняя часть – сжатый воздух. Диафрагма колеблется, как синусоида, когда вода расширяется. Выбор расширительного бака будет зависеть от конкретной конструкции. Эти баки рекомендуется устанавливать на обратке, чтобы избежать прокачки через них (см. рис. 2).

Воздушные сепараторы также часто используются в закрытых системах. Воздушный сепаратор предотвращает скопление воздуха в системе. Как правило, при запуске системы воздух может быть захвачен внутри системы, когда система впервые заполняется, циркуляция потока обеспечивает выход воздуха из системы. Это ключ к защите основных элементов оборудования и производительности системы (см. рис. 3).

Другими важными аксессуарами являются манометры, заглушки Пита и термометры, которые всегда указываются на каждой единице оборудования в системе.

Датчик температуры и манометры необходимы для подключения к оборудованию и охлаждающим или нагревательным змеевикам.

Рис. 3: Деталь воздухоотделителя системы водяного отопления. Детали являются общими, чтобы предоставить руководство в качестве вспомогательного документа к статье о системе водяного отопления. Предоставлено: WSP USA Buildings

Загрузка котла

Два типа котлов, обычно используемых в системах водяного отопления для комфортного проживания: конденсационный и неконденсационный. Котлы конденсационного типа стали более популярными из-за их более высокой эффективности при более низких температурах обратной воды. Эти котлы позволяют конденсировать дымовые газы, высвобождая скрытую теплоту парообразования. Затем конденсат направляется в канализацию, проходя через комплект нейтрализации. Это необходимо для защиты стоков в полу, поскольку эта вода очень агрессивна, если ее не обработать предварительно.

В котлах без конденсации не допускается образование конденсата в дымовых газах, поэтому инженерам-проектировщикам необходимо указывать расчетные температуры, соответствующие указанному типу котла. В противном случае чугунные стальные и медные компоненты со временем будут повреждаться, что сократит срок службы котла. Неконденсационные котлы работают в более высоких диапазонах температур, например, от 180°F до 150°F градусов, и занимают намного больше места, чем конденсационные.

Котлы предназначены для обеспечения горячей водой для комфортного отопления, бытового отопления или технологического отопления. Для комфортного отопления первым шагом инженера-конструктора является расчет нагрузки на здание для выбора оборудования. Нагрузка на здание зависит от многих факторов, таких как функция здания, местоположение, ориентация, ограждающая конструкция, процент и тип остекления и планировка пространства среди других.

Нагрузки можно рассчитать с помощью программного обеспечения. Цель № 1 — получить общую пиковую нагрузку, выраженную в британских тепловых единицах в час и галлонах в минуту (галлонов в минуту), необходимую для поддержания комфорта пассажиров. Используя пиковые условия, инженер проектирует систему с заданным перепадом температур.

Разница температур важна, поскольку она напрямую влияет на расход горячей воды в системе отопления, как показано в следующем теоретическом примере: Медицинское офисное здание площадью 50 000 квадратных футов с расчетной общей пиковой нагрузкой 1,5 млн. БТЕ/ч и конструкцией разница температур в 30°F даст скорость потока 100 галлонов в минуту. Последнее число получается путем вычисления галлонов в минуту в приведенной ниже формуле с указанной разностью температур.

Имейте в виду, что если конструкция предусматривает большую разницу температур, результирующий показатель в галлонах в минуту будет ниже. Это приводит к экономии энергии насоса, так как мощность насоса меньше. Однако инженер должен взвесить преимущества и недостатки на проектной основе.

Понимание формулы и единиц, предполагая, что рассматриваемой жидкостью является вода. Для получения дополнительной информации см. Справочник ANSI/ASHRAE — Основы.

Другим важным понятием в системах отопления является ощутимая нагрузка, которая рассчитывается по следующему уравнению:

Постоянная является результатом плотности воздуха (фунты массы/кубические футы) и его удельного объема (кубические футы/фунты массы) при стандартных условиях. На психрометрической диаграмме ощутимая нагрузка указывает на прямолинейное перемещение по горизонтали из точки А в точку В. При проектировании системы отопления ключевыми являются два этапа: предварительный нагрев, связанный с предварительной обработкой наружного воздуха, и повторный нагрев, который представляет собой нагрев при локальной температуре. уровень.

Хорошим примером является бокс с регулируемым объемом воздуха. Эти расчетные параметры важны, так как они определяют размер котельной установки. Поэтому нагружается не только ограждающая конструкция здания, но и сам процесс. Кроме того, из-за того, что конденсационные котлы имеют более низкую температуру обратной воды, конструкция змеевика промежуточного нагрева VAV имеет ключевое значение. Тепло с более низкой температурой имеет меньшую энергию; следовательно, для достижения той же теплопередачи требуется большая площадь поверхности. В системах VAV с расчетной температурой ниже 130 °F следует рассмотреть возможность использования трехрядных змеевиков для достижения температуры воздуха на выходе.

Подводя итог, можно сказать, что котлы и области их применения обширны, и это главная причина, по которой инженер должен хорошо разбираться в применимых нормах и стандартах. Кроме того, в нашей отрасли известно, что конденсационные котлы выигрывают от более низкой температуры обратной воды. Однако конструктивные параметры должны соответствовать цели и назначению строительной системы или процесса, поскольку более низкие температуры имеют другие последствия для всей системы, например, трехрядные змеевики для VAV.