Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Принципиальные тепловые схемы автономных источников теплоснабжения с конденсационными котлами

Principal Thermal Diagrams of Autonomous Heat Supply Sources with Condensation Boilers

P. A. Havanov, Professor, Doctor of Engineering, Scientific Research Institution "Moscow State Construction University", A. S. Chulenyov, Associate Professor, Candidate of Engineering, Scientific Research Institution "Moscow State Construction University"

Keywords: fuel, condensation boiler, individual apartment heat supply

The article looks into specifics of development of principal heat schemes of autonomous heat supply systems using condensation boilers. The article offers recommendations on the parameters of return water required in such systems. It was found that the arrangement with condensate boilers is the most rational and optimal for construction of individual houses. 

Описание:

В статье рассмотрены особенности разработки принципиальных тепловых схем автономного теплоснабжения с использованием конденсационных котлов. Даны рекомендации по необходимым в таких случаях параметрам обратной воды в системе. Установлено, что для применения в коттеджном строительстве схема с применением конденсационных котлов является наиболее рациональной и оптимальной.

Принципиальные тепловые схемы автономных источников теплоснабжения с конденсационными котлами

Проблемы, связанные с применением конденсационных котлов при поквартирном теплоснабжении и в коттеджном строительстве, ранее уже поднимались в журнале «АВОК» [1, 2]. В продолжение этой темы в предлагаемой статье рассмотрены особенности разработки принципиальных тепловых схем автономного теплоснабжения с использованием конденсационных котлов. Даны рекомендации по необходимым в таких случаях параметрам теплоносителя в тепловой схеме. Обосновано, что для применения в коттеджном строительстве рассмотренные варианты тепловой схемы с применением конденсационных котлов являются наиболее рациональными.

Принципиальные тепловые схемы автономных источников теплоснабжения с конденсационными котлами

Основные задачи, возлагаемые на тепловую схему источника теплоты, определяются: целями обеспечения наибольшей эффективности использования генерируемой теплоты, рациональными условиями распределения потоков теплоты и теплоносителя между потребителями, соответствием паспортным данным по параметрам и расходам теплоносителя через теплогенератор и другое теплообменное оборудование, возможностями балансировки тепловой схемы по режимам потребления теплоты, времени функционирования и другими.

Важным условием выполнения сформулированных задач является адаптация всего оборудования тепловой схемы к типу теплогенератора с учетом требований по обеспечению его теплогидравлического режима работы.

На сегодня практика проектирования автономных котельных на конденсационных котлах в стране практически не освоена, а применение конденсационных котлов часто ограничивается заменой традиционных котлов при реконструкции существующих котельных. Такая замена котлов при сохранении тепловой схемы и условий работы потребителей сводит к минимуму все теплотехнические и экономические эффекты и не оправдывает высокие затраты на дорогостоящее конденсационное оборудование.

При использовании конденсационных котлов тепловая эффективность в первую очередь будет зависеть от возможностей обеспечения конденсационного режима работы, которая будет непосредственно определяться температурой теплоносителя на входе в конденсационный теплогенератор. В традиционных (неконденсационных) источниках теплоты во всех режимах эксплуатации требуется обеспечить температуру обратной воды не ниже 52–55 °C (температура точки росы дымовых газов на газообразном топливе), на которую регламентируется их эксплуатация.

Для конденсационных источников теплоты, напротив, расчетными и наиболее эффективными условиями работы в конденсационном режиме будет наиболее низкая температура обратного теплоносителя на входе [3]. Чем ниже эта температура, тем выше КПД источника теплоты, причем не только из-за обеспечения конденсационного режима, но и за счет увеличения доли извлекаемой теплоты парообразования водяных паров продуктов сгорания. В то же время в климатических условиях России невозможно обеспечить конденсационный режим во время всего периода эксплуатации в течение года [4].

Также необходимо отметить, что снижение температуры теплоносителя на входе в котел позволяет существенно расширить возможности использования низкотемпературных теплоносителей, получаемых от альтернативных источников, – гелиоприемников, тепловых насосов и др. Эти устройства наиболее гармонично включаются в тепловые схемы с конденсационными котлами, обеспечивая необходимый низкотемпературный теплоноситель, например, для горячего водоснабжения.

 Варианты тепловой схемы для применения
в коттеджном строительстве

Рисунок 1.

Варианты тепловой схемы для применения в коттеджном строительстве: ГГУ – газогорелочное устройство, БУ – блок управления, БА – бак-аккумулятор, СО – система отопления, ТО – теплообменник, ГВС – горячее водоснабжение, ХВ –холодное водоснабжение

Таким образом, в тепловых схемах с конденсационными котлами (рис. 1) должны быть исключены все приемы повышения температуры обратной воды (подогрев, рециркуляция и др.), а потребителей системы отопления и горячего водоснабжения желательно переводить на возможно низкие параметры теплоносителя [1]:

  • для системы отопления  80–60, 70–50 или 60–40 °C;
  • для системы ГВС нагрев воды до 50 или 45 °C.

Последние положения существенно повышают стоимость и эксплуатацию собственно систем (часто в 2 раза), но это позволяет достичь полноту эффекта использования теплоты конденсации водяных паров из продуктов сгорания и получить до 7–9 % экономии топлива при работе конденсационных котлов на природном газе.

Возможно использование гидравлического регулятора (ГР), однако оно должно быть обосновано необходимым для конденсационного котла гидравлическим режимом и исключением режимов рециркуляции через ГР, повышающих температуру теплоносителя на входе в теплогенератор.

Для конденсационного котла необходимости в ГР нет еще и потому, что практически все конденсационные котлы оснащены «премиксными» ГГУ с модулированием мощности в широком диапазоне. Это позволяет регулировать отдаваемую мощность в систему отопления (СО) (контур котла) не расходом теплоносителя, а его температурой, таким образом не изменяя гидравлического режима.

Тепловые схемы коттеджного теплоснабжения с независимым подключением систем отопления (через теплообменник) экономически необоснованны и технологически неоправданны.

Применение открытых тепловых схем (с водоразбором на цели ГВС из контура котла) невозможно по условиям исключения накипеобразования в котле и на поверхностях вспомогательного оборудования.

Рисунок 2.

Комбинированная котельная установка с солнечными коллекторами для нагрева бойлера и бака-накопителя для системы отопления

Вода котлового контура должна проходить противонакипную химическую обработку такого же уровня, как для обычных водогрейных котлов, несмотря на то что в рассматриваемой схеме может быть снижена температура, но может иметь место ее кратковременный перегрев в режимах включения/выключения ГГУ.

Отмечая основную особенность зависимости эффективности конденсационного котла от температуры обратной воды, следует отметить рациональность их использования в комплексе с нетрадиционными тепловыми источниками энергии – солнечными коллекторами, тепловыми насосами, генерирующими низкопотенциальную энергию. Так, на рис. 2 в качестве примера представлена принципиальная схема автономной ТГУ с конденсационными котлами и гелиоустановками (солнечными коллекторами), подключенными к низкотемпературной части системы отопления и горячего водоснабжения.

Таким образом, рассмотренные варианты тепловой схемы (рис. 1) для применения в коттеджном строительстве является наиболее рациональной с конденсационными котлами и позволяет использовать теплотехнически и гидравлически выгодные режимы их работы.

Литература

  1. Хаванов П. А., Чуленёв А. С. Организация теплоснабжения малоквартирных зданий от конденсационных котлов // АВОК. – 2017. – № 8. – С. 34–38.
  2. Табунщиков Ю. А. Конденсационные котлы в автономном теплоснабжении // АВОК. – 2016. – № 4.
  3. Хаванов П. А., Чуленёв А. С. Результаты испытаний конденсационного котла при различных режимах эксплуатации // Научное обозрение. – 2015. – № 10. – С. 45–49.
  4. Хаванов П. А., Чуленёв А. С. Климатические параметры и эффективность конденсационных котлов // АВОК. – 2016. – № 3. С. 56–63.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №1'2018

PDF pdf версия


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте
KSB