Специфика монтажа и конструкция бойлера косвенного нагрева, оснащенного двумя теплообменниками

С учетом того, что стоимость энергоносителей постоянно растет, многие наши соотечественники находятся в постоянных поисках решений, которые позволят не только пользоваться благами цивилизации, но и уменьшат расходную часть семейного бюджета. Одним из интересных и востребованных вариантов обеспечить дом горячей водой и сэкономить является бойлер косвенного нагрева, купить который можно по вполне демократичной стоимости. Среди водонагревателей такого типа в последнее время особенно востребованы бойлеры косвенного нагрева с двумя теплообменниками, обладающие большим КПД, чем модели с одним змеевиком.

Особенности конструкции водонагревателей косвенного нагрева, в котором установлено два змеевика

Перед тем как купить бойлер косвенного нагрева с двумя теплообменниками, важно знать, в чем его принципиальное отличие от моновалентных моделей. В водонагревателях с одним теплообменником нагрев воды в баке производится за счет тепла отопительной системы. Если обратить внимание на модель с двумя теплообменниками, то один из них подключается к отопительной системе, а второй – к альтернативному или резервному источнику тепла (например, солнечным батареям или 

солнечным коллекторам). Благодаря такой конструкции можно не только существенно сократить время нагрева воды, но поставлять в дом горячую воду в теплое время года, когда применение отопления нецелесообразно. Стоит сказать, что оба змеевика могут быть подключены к системе отопления, причем в зависимости от того, за какое время необходимо нагреть бак, можно регулировать подачу в них горячей воды из центрального отопления.

Как монтируется бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева, цена которого зависит от объема и конструкционных особенностей, является достаточно универсальным решением, используемым в большинстве случаев в частных домах. Хотя встречаются случаи, когда водонагреватели такого типа устанавливаются в квартирах. При монтаже такого водонагревателя с двумя теплообменниками немаловажным моментом является учет его размеров, так как его объем варьируется в пределах 170-300 литров.

Для подключения водонагревателя в систему центрального отопления или резервным/альтернативным источникам теплоносителя, в нем имеется два входа и два выхода для теплоносителя, так как внутри бака два змеевика. Оптимальным местом для размещения бойлера является пространство сразу после котла – так можно минимизировать потери тепла и максимально нагреть воду в резервуаре. В зависимости от планируемого подключения к бойлеру подключается система отопления и альтернативный источник горячего водоснабжения или только система отопления к двум змеевикам с обязательной установкой кранов на входы для регулировки времени нагрева воды в резервуаре.

Бойлеры косвенного нагрева и газовые накопительные бойлеры Ariston и Baxi, подключение, конструкция и преимущества

            Горячие водоснабжение – один из краеугольных камней проживания в загородном частном доме или же просто в деревне. В этом случае электрические бойлеры являются нерентабельными из-за цены за свет, а газовые водонагреватели обладают через чур крупными габаритами и не самой лучшей производительностью по части поддержания температуры воды. В данном случае бойлеры косвенного нагрева становятся идеальным решением проблемы.

Назначение и принцип работы

            Одноконтурный котёл в связке с бойлером косвенного нагрева обладает одним неоспоримым преимуществом по сравнению с котлом двухконтурным – это стабильное бесперебойное снабжение дома горячей водой с постоянным значением температуры. Это очень важно, поскольку во всех других системах нагрева проточной воды не хватает ресурсов для большого количества точек водоразбора, плюс температура подаваемой воды постоянно колеблется.

 

Бойлер плюс котёл

            В случае с бойлером количество точек потребления воды ограничено только его ёмкостью. Бойлер уже заполнен водой, нагретой до нужной температуры, во все точки она подаётся уже тёплой. Можно спокойно одновременно принимать горячий душ и мыть посуду.

            При небольшом расходе воды, то есть не более 1,3 литра в минуту, установка бойлера, в принципе, не нужна, достаточно двухконтурного котла. Также без него можно обойтись и при наличии электрического котла. Но вот в случае, если котёл у вас твердотопливный, дизельный или газовый, а воды вам требуется много, скажем на целую ванну, вот тут бойлер подойдёт как нельзя кстати.

Устройство бойлера

            Бойлеры внешне представляют собой стальной цилиндр (используется нержавеющая или эмалированная сталь), который в зависимости от объёма конкретной модели может вмещать в себя определённое количество воды. По установке бывают вертикальные и горизонтальные.  

            Внутри цилиндра находится змеевик из латуни или стали. Форма змеевика влияет напрямую на скорость нагрева воды. Наиболее производительные результаты даёт форма змеевика, когда его витки имеют распределение по всей ёмкости цилиндра. Бойлеры с трубчатыми теплообменниками используют для осуществления циркуляции теплоносителя, либо для получения тепла из солнечного коллектора или нагревательного насоса.

 

Конструкция бойлера

            Бойлеры без змеевиков вовсе состоят из пары ёмкостей, одна из которых установлена внутрь другой, между ними происходит циркуляция теплоносителя. Чтобы защитить внутреннюю ёмкость от возникновения коррозии, она оснащается магниевым анодом, требующим периодическую замену.

Работа бойлера

            Сперва в бойлер поступает холодная вода, которая разогревается теплоносителем, поступающим из котла. Циркуляция теплоносителя осуществляется по змеевику либо в стенках корпуса с двумя ёмкостями. Теплоноситель нагревает воду и поддерживает постоянное значение её температуры.

            Бойлер имеет внешнюю тепловую изоляцию из полиуретана для снижения тепловых потерь и предотвращения повреждений бойлера вследствие перепада температур в системе отопления. Теплоноситель поступает через входной патрубок в бойлер, а из бойлера через выходной патрубок нагретая вода поступает во внутреннюю котельную.

Преимущества бойлеров

• Во время холодов бойлеры не увеличивают нагрузку на электрическую сеть, поскольку в данное время года для нагрева воды в бойлерах электричество не используется.
• Если оснастить бойлер змеевиком необходимого диаметра, они смогут обеспечивать для пользователя достаточно внушительную производительность. Не стоит также забывать о том, что бойлер надо устанавливать вместе с котлом соответствующей мощности.
• Поскольку контакт змеевика осуществляется исключительно с отфильтрованной водой, на выходе получаем нагретую воду с минимальной долей солей.
• За счёт рециркуляции в бойлера вода отправляется потребителям без слива в точке водоразбора.
• В зависимости от времени года можно использовать различные типы теплоносителя, а также разные источники тепла.

Выбор бойлера

            В первую очередь следует рассчитать потребности вашей семьи по части горячей воды. Для сравнения, для мытья посуды вам хватит порядка 25 литров горячей воды, для того, чтобы принять горячую ванну – около 200 литров. В зависимости от этого и стоит выбирать ёмкость бойлера.

            При этом, не забывайте, что чем больше бойлер, тем дольше он будет нагревать воду. То есть, скажем, бойлер ёмкостью в 200 литров придётся включать примерно за 6 часов до того момента, когда вам может понадобиться горячая вода.

             Далее выберете материал для змеевика. Самые дешёвые модели оснащаются змеевиками из стали, более дорогие – из латуни. Латунный змеевик имеет больший КПД по производству горячей воды, его легче очистить от накипи. И в отличии от приваренного змеевика из стали, он является съёмным.

 

Змеевик бойлера

             Потом выбираем материал для ёмкости. Для защиты от коррозии может быть использовано как керамическое или эмалевое покрытие, так и нержавеющая сталь. Преимущество последней перед первыми двумя материалами очевидно, поскольку сталь служит намного дольше и в ней не образуется микротрещин, в отличие от первых двух материалов.

            У надёжных и качественных моделей тепловая изоляция изготовлена из полиуретана, который изнашивается гораздо медленнее, чем обычный поролон у более дешёвых моделей. От гальванизации и коррозии бойлеры защищают катоды или аноды. Последние менее предпочтительны, поскольку их надо менять раз полгода, зато дешевле.

            Обращайте также внимание на долю расхода теплоносителя котла на теплообменник бойлера. Если он будет соответствовать порядка 50%, от этого будет страдать и отопление и ГВС.

Подключение и техническое обслуживание бойлера

            Бойлер подключается в контур, который является параллельным по отношению к отопительному. Туда же для независимости ГВС от отопления устанавливается циркуляционный насос. Для подключения бойлера в гравитационную отопительную систему необходимо использовать байпас перед приборами отопления, но после котла.

 

Подключение бойлера

            Техническое обслуживание следует производить перед и после отопительного сезона. Обслуживание бойлеров следует производить только в присутствие специалистов из сервисных центров, так как для удаления накипи вам понадобится специальное оборудование.

Бойлеры BaxiSAG 3

            Модели бойлеров из линейки SAG3 с открытой камерой сгорания от компании Baxi являются одними из самых популярных на сегодняшний день бойлеров косвенного нагрева и обладают рядом следующих преимуществ:

• Они независимы от электропитания, и их пьезорозжиг осуществляется с помощью встроенной электроники.
• Их горелка выполнена из нержавеющей стали.
• Их изоляция выполнена из пенополиуретана, особенно примечательного с экологической точки зрения.
• Могут работать на сжиженном газе.
• Термопара контролирует наличие пламени.
• Даже при низком давлении газа и при малом расходе воды бойлеры продолжают стабильно работать.
• Могут подавать воду сразу на несколько водоразборных точек.
• Работают практически без шума, в теплообменнике не образуется накипи.
• Бойлеры могут быть подключены параллельно.

 

Бойлеры Baxi SAG 3

Бойлеры Ariston SGA

            Неплохую конкуренцию бойлерам от Baxi также составляют газовые накопительные бойлеры Ariston SGA.

            Ниже перечислены их главные плюсы:

• Хорошо работают в российских условиях, при низком давлении воды и газа на входе бойлера.
• При этом, газ расходуется достаточно экономно.
• Термопара бойлера отвечает за плавный пьезорозжиг и контроль пламени.
• Покрытие из эмали препятствует образованию коррозии.
• Против коррозии бойлер также отлично защищает анод из магния.
• Помимо термопары клапан газа оборудован датчиками дымоудаления и предельной температуры.
• Бойлеры можно подключать последовательно или параллельно.
• Они независимы от электропитания.
• Снаружи корпус выполнен из нержавеющей стали.
• Снаружи бойлера также имеются регулятор с индикатором нагревания воды.
• Имеется линия рециркуляции.
• Бойлер может работать на сжиженном газе.
• Тепловая изоляция из такого экологичного материала, как пенополиуретан, который, ко всему прочему, хорошо снижает тепловые потери.

 

Бойлеры Ariston SGA

Вывод

            В завершении статьи пора подводить итоги. Итак, бойлер косвенного нагрева хорошо использовать вместе с одноконтурным котлом при значительном расходе воды в загородном доме. При этом, данная опция особенно становится полезной вкупе с газовыми, дизельными и твердотопливными котлами.

            При наличии электрического котла бойлер, в принципе, может и не понадобиться. Наиболее востребованными на сегодняшний день моделями являются оные из линеек SGA и SAG3 от Ariston и Baxi, соответственно.

Устройство и работа бойлеров косвенного нагрева

Как работает электрический водонагреватель накопительный

Чтобы не отказывать себе в комфорте во время летнего отключения горячей воды, жители квартир и обладатели загородных домов покупают водонагреватель. Наибольшую популярность получил электрический водонагреватель накопительный, поскольку эти устройства более  безопасны в эксплуатации и менее «прожорливы» по сравнению со своими проточными «собратьями».  Попробуем разобраться в принципе действия накопительного водонагревателя и как его выбирать.

Как работает бойлер (водонагреватель накопительный)

Итак, сложные технические процедуры выполнены: бойлер купили, установили и подключили к водопроводной и электрической сетям. Рассмотрим процессы, происходящие внутри водонагревателя.

1. Набор воды происходит через входную трубку. Под давлением жидкость поступает во внутренний бак, где нагревается и хранится до того момента, как нам потребуется горячая вода. Именно поэтому приборы с баком называют накопительными.

Попав в резервуар, вода начинает греться. Её подготовка происходит благодаря ТЭНу – нагревательному элементу. Их может быть сразу два: в этом случае процесс нагрева значительно ускоряется. Например, в POLARIS STREAM IDF V/H установлены ТЭНы мощностью 1000 Вт и 1500 Вт. Когда пользователь выбирает один из трёх режимов работы, электроника запускает нужный нагревательный элемент: в «экономичном» включается ТЭН мощностью 1000 Вт (30 л за 1 час 55 мин.), в «стандартном» – 1500 Вт (30 л за 1 час 18 мин.), а в «ускоренном» задействованы сразу оба (30 л за 44 мин.).

С помощью панели управления можно задать необходимую температуру нагрева от 40 до 75°С. В более современных приборах встроен LED-дисплей, отображающий текущие параметры работы. Если в модели предусмотрена функция «отложенного старта», то вы сможете нагреть воду, например, к возвращению с работы. Для этого следует установить таймер на нужное время. При достижении заданной температуры встроенный термостат автоматически отключает нагревательный элемент.

Вода, хранящаяся в баке водонагревателя, активно вступает во взаимодействие с разными химическими элементами, поэтому резервуар должен быть надёжным, устойчивым к коррозии и разрушению внутренних и внешних элементов. Поэтому в изготовлении водонагревателей широкое распространение получила нержавеющая сталь. Её механические свойства позволяют производить прочные, но тонкостенные баки. Благодаря их малому весу снижается нагрузка на крепления. К примеру, в современных моделях POLARIS используется высококачественная сталь AISI 304. Хром, входящий в её состав, образует прочный антикоррозионный защитный слой.

Дополнительной преградой на пути электрохимической коррозии во время нагрева прибора становится специальное покрытие бака – например, биостеклоэмаль COLOROBBIA. Этот материал устойчив к воде любого качества, в том числе богатой железом и азотом. Он не влияет на свойства воды, даже если водонагреватель не использовался несколько дней.

Одно из слабых мест приборов – сварные швы бака, так как именно они в наибольшей степени подвержены коррозионным процессам. И чтобы продлить срок службы бойлера, нужно внимательно изучить технологии, используемые производителем, и оценить их. Так, чтобы обеспечить герметичность сварных швов баков STREAM от POLARIS, в производстве используются роботы. Такое решение позволяет минимизировать количество брака. Применяемая при этом особая вольфрамовая сварка обеспечивает защиту швов от коррозии.

2. После окончания процесса нагрева оборудование находится в режиме поддержания температуры: электроника включает ТЭН, когда вода остывает ниже заданного показателя.

Чтобы на постоянный подогрев воды не тратилось много энергии, между внешней и внутренней частями бака бойлера предусмотрен слой теплоизоляции. Благодаря ему бойлер часто сравнивают с термосом. Чем толще слой и равномернее структура изоляции, тем экономичнее водонагреватель. Например, в моделях POLARIS применяется пенополиуретан CCS III (Closed Cell Structure III – полимер с закрытой клеточной структурой третьего поколения). Этот современный материал не деформируется под действием перепадов температур, возникающих при нагреве и остывании воды в баке. Этим пенным материалом заполняется полость бойлера между внешним корпусом и внутренним. А чтобы обеспечить равномерность слоя, производители используют специальное оборудование. Оно гарантирует водонагревателю качественную теплоизоляцию без уплотнений или пузырей.

3. В тот момент, когда мы открываем кран, горячая вода поступает из бака водонагревателя через специальную выходную трубку. В то же время, под действием давления в водопроводе, снизу в резервуар набирается новая порция холодной. Конструкция водонагревателя обеспечивает забор воды из верхней части бака, где сохраняется горячий пласт. Но в некоторых водонагревателях под напором входящей струи слои перемешиваются. Из-за этого, моясь в душе, приходится постоянно крутить кран, добавляя напор горячей воды. Предотвратить это неудобство помогает специальная технология подачи холодной воды в бойлер. Специальный рассекатель струи снижает напор потока, поступающего в бак. В результате вода набирается равномерно, образуя два слоя: сверху – горячий, а снизу – холодный. Смешения не происходит. Холодная вода плавно вытесняет нагретую воду наверх. И до тех пор, пока она не закончится в баке, из крана будет течь вода постоянной температуры.

4. Водонагреватели бывают разного объёма: модели на 5-15 литров – как правило, используются на кухне, на 30-150 л – подойдут для душа, на 200-400 л – применяются, когда нужно подключить сразу мойку, душ и ванну. Ещё одним важным фактором выбора модели служит количество людей, проживающих в квартире или приезжающих на дачу. Так, для семьи из трёх человек, использующих водонагреватель только в ванной комнате, подойдёт бойлер ёмкостью 80 литров. Если выбрать меньший объём, то после принятия душа одним-двумя домочадцами последнему придётся подождать, пока нагреется новая порция воды. Но часто приходится жертвовать комфортом  и покупать маленький водонагреватель, чтобы уместить его в небольшом помещении. Решением проблемы могут стать компактные модели с баком плоской формы.

Как защищен электрический водонагреватель

Одной из причин широкого распространения электрических водонагревателей в квартирах и загородных домах стала высокая степень безопасности приборов, которую обеспечивает комплекс защитных устройств.

• Электрозащиту от повреждений сети (а также при незначительных повреждениях оболочки ТЭНа или электроизоляции) обеспечивает устройство защитного отключения (УЗО), которым комплектуются водонагреватели некоторых производителей – например, POLARIS.

• Перегрев воды (в случае выхода из строя штатного термостата) контролирует резервное устройство, отключающее ТЭН при превышении предела в 95 градусов.
• В случае включения водонагревателя без воды срабатывает биметаллический размыкатель, который защитит водонагреватель от пожара.
• Защитный клапан предотвращает последствия скачков давления воды в водопроводе. Через него излишки воды стравливаются обратно в подводящие трубы.

• Чтобы дополнительно защитить стенки и швы бака от повреждений, в накопительном водонагревателе устанавливается специальный стержень. Он выполнен из материала, который вступает в реакцию с кислородом гораздо активнее железа. Таким образом, стержень «перетягивает» на себя коррозию со стального бака. На этом же стержне откладываются соли, содержащиеся в воде. В ходе эксплуатации он окисляется и полностью разрушается, поэтому требует замены примерно раз в год.

Многоэтапная защита делает водонагреватели абсолютно безопасными, несмотря на соседство в нём воды и электричества. Залогом же приятной и многолетней эксплуатации являются технологии, применяемые производителем, а также следование потребителя рекомендациям по регулярному обслуживанию. Современные материалы и дополнительные полезные опции, встроенные в эти приборы, позволяют настроить их в соответствии с собственным ритмом жизни и потребностями.

Как работает бойлер косвенного нагрева — устройство и конструкция

Бойлер косвенного нагрева отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Несмотря на высокую стоимость, водонагреватель незаменим в системах, подключаемым к твердотопливным котлам, солнечным коллекторам и тепловым насосам.

Если внимательно изучить принцип работы бойлера косвенного нагрева, а также рассмотреть существующие преимущества и недостатки, можно увидеть все достоинства и слабые стороны применения ёмкостного накопителя для ГВС.

Косвенный нагрев — что это, принцип нагрева

Существует всего два способа передачи тепла:

• Первый, отличающийся высоким КПД и отдачей прямой принцип нагрева. Этот способ используется в отопительных котлах для нагрева теплоносителя. Змеевик с циркулирующей жидкостью находится непосредственно над горелкой или топочной камерой. Подобным образом нагревают воду электрические бойлеры, твердотопливные и газовые котлы, проточные газовые водонагреватели.
• Косвенный способ нагрева заключается в использовании энергии от уже разогретого теплоносителя системы отопления, для нужд ГВС. Происходит вторичная теплоотдача.
  Принципиальная схема работы подразумевает следующую цепочку передачи энергии: источник тепла > теплоноситель > горячее водоснабжение. Именно такой принцип работы отличает бойлер косвенного нагрева (БКН). Водонагреватель подключается к системе отопления и обеспечивает нужды ГВС используя энергию теплоносителя.

Для чего нужен бойлер, где и как используется

Главное предназначение БКН обеспечение потребностей частного загородного дома в горячем водоснабжении. Водонагреватель можно установить и в квартире, имеющей автономное отопление. В многоквартирном доме сделать это сложнее за счет ограниченной полезной площади. Для ГВС подбирают нагреватель, вместительностью 60-100 л.

Бойлер косвенного нагрева нужен для обеспечения горячего водоснабжения от системы отопления в которой изначально не был заложен подогрев воды. БКН эффективен в следующих случаях:

• одноконтурный котел;
• тепловой насос;
• для гелиосистем — солнечных коллекторов.

В интернете можно встретить рекомендации подключения БКН к системе теплых полов. Цель такого решения зачастую заключается в снижении температуры нагрева теплоносителя. БКН выступает как буферная емкость, регулирующая температуру. На самом деле в системе тёплых полов не нужен бойлер. Для нивелирования нагрева устанавливают узел подмеса и гребёнку.

Устройство водонагревателя косвенного нагрева

Конструкция БКН напоминает обычный емкостный накопитель. Внутреннее устройство бойлера для нагрева воды состоит из следующих элементов:

• Утепленный кожух — необходим для сохранения тепла нагретой воды. От качества теплоизоляции во многом зависит КПД водонагревателя и его экономичность.
• Внутренний бак — изготавливается из нержавеющей и черной стали, покрытой эмалью или стеклополимером.
• Нагревательный элемент — устройство и принцип работы бойлера косвенного нагрева может несколько отличаться в зависимости от того, какое решение используется для передачи тепловой энергии. В конструкции БКН может применяться один или несколько змеевиков, конструкция бак в баке. Выпускаются комбинированные модели с ТЭНом, работающие летом от электричества.

Несмотря на определенные отличия основное внутреннее устройство емкостных водонагревателей косвенного нагрева и принцип их работы остается неизменным:

1. Горячий теплоноситель поступает в БКН, увеличивает температуру поверхности змеевика или другого нагревательного элемента, контактирующего с водой для ГВС.
2. Происходит передача тепла.
3. Горячая вода подается потребителю.
4. Остатки невостребованной жидкости аккумулируются в баке, имеющем теплоизолирующий слой, предотвращающий теплопотери. Время от времени вода заново подогревается. Поддерживается одинаковая температура.

Основной принцип работы остается неизменен. При выборе следует учитывать особенности, связанные с отличиями в конструкции. Разновидности бойлеров классифицируются по:

• типу установки;
• баку и внешнему устройству;
• особенностям нагревательного элемента;
• системой регуляции температуры теплоносителя;
• наличием защиты от перегрева и накипи.

При выборе БКН, перечисленные 5 критериев будут иметь решающее значение.

Виды бойлеров

Перед выбором БКН следует оценить технические условия помещения: наличие свободного места для установки, необходимый объем воды, достаточный для потребления. Полученные данные будут влиять на выбор конструкции накопительного водонагревателя косвенного нагрева. Можно условно разделить БКН на две группы:

• По типу установки — существуют напольные и навесные бойлеры:
  
  1. Напольные не ограничены объемом нагреваемой воды, но занимают полезную площадь. Напольные водонагреватели косвенного нагрева выпускаются с вместительностью до 1000 л., чего достаточно для промышленного применения.
  2. БКН навесного типа монтируются на стену. Обычно ограничены вместимостью 160 л. Устанавливаются исключительно на стены из плотных строительных материалов. Не подходят для монтажа на пенобетон и газобетон. Настенные вертикальные емкости удобны в эксплуатации, не занимают большого количества полезной площади. Навесной бойлер подойдет для нужд семьи из 4-5 человек.
• По особенностям конструкции — присутствуют вертикальные и горизонтальные бойлеры косвенного нагрева. Первые предназначены для напольной и настенной установки. Внешним видом такие водонагреватели напоминают классический бойлер.
  Модели с горизонтальным расположением в основном устанавливаются на пол и отличаются большой вместительностью. Под установку бака требуется отдельное помещение.

При выборе подходящего БКН учитывают особенности и технические условия помещения, используемого под нужды котельной. Большое значение придается объему воды, необходимой для удовлетворения потребностей В ГВС. Практика показывает, что для небольшой семьи удобно использовать навесной бойлер на 100-160 л. Чтобы удовлетворить промышленные запросы ставят напольный горизонтальный бак, с емкостью до 1000 л.

Бак и внешнее устройство БКН

Водонагреватель в разрезе имеет несколько слоев:

• Корпус — изготавливается из металла с нанесением порошковой краски. В БКН премиум класса оформление может быть выполнено под отшлифованный металл или изготовлен из нержавеющей стали.
• Теплоизоляция — от этого слоя зависит сохранение температуры нагретой воды. Оптимальным считается применение пенополиуретана с толщиной не менее 100 мм. Параметры сведут к минимуму теплопотери и обеспечат высокий КПД водонагревателя.
• Внутренний бак — основу всегда составляет металл. Черная конструкционная сталь под воздействием постоянно меняющейся температуры быстро ржавеет. Чтобы не допустить коррозии поверхность бака покрывают эмалью или стеклокерамикой, полностью из нержавеющей стали. У каждого решения свои преимущества:
  
  1. Эмалированное покрытие — наиболее популярный вид бака. Изначально в устройстве баков использовалось такое же напыление, как и у ванн. Эмаль от постоянного перепада температур растрескивалась и быстро выходила из строя.
     Со временем в эмаль стали добавлять порошок титана, что существенно улучшило эксплуатационные характеристики. В современных БКН, часто используется производное эмалированному покрытию: стеклокерамика.
  2. Конструкция с баком из нержавейки — несмотря на длительную эксплуатацию и срок службы БКН не пользуется популярностью. Баки из нержавейки выпускает всего несколько европейских производителей. Стоимость на бойлеры из нержавейки высокая.
     Если сравнивать БКН с баком из стеклокерамики, то срок службы последних ненамного меньше, чем у емкостей из стали. Кроме бака, из нержавейки делается змеевик и корпус. Слабые места конструкции: сварочные швы, лопающиеся от постоянного перепада температур.

Не каждый тип нержавеющей стали подходит для бытовых потребностей. Технический металл — сильный токсин, вызывающий аллергию и отравления. Перед покупкой бойлера из нержавейки следует убедиться в качестве материалов и соответствию БКН санитарным стандартам.

Как нагревается вода в БКН

Бойлеры косвенного нагрева отличаются по внутреннему устройству. Хотя принцип подогрева остается прежним, несколько отличается конструкция и тип нагревательного элемента. Присутствуют три принципиальных способа приготовления горячей воды:

• С одним теплообменником — классический вид бойлера косвенного нагрева. Змеевик расположен внизу бака, рядом с впускными патрубками для ХВС. Вода поступает в емкость и постепенно нагреваясь поднимается вверх.
  Главный критерий выбора: площадь теплообменника (или длина змеевика, умноженная на диаметр). Параметр влияет на скорость нагрева воды и мощность накопителя. БКН с одним теплообменником работают только в зимнее время года (если система отопления отключается в тёплое время года), оптимально подходят для подключения к одноконтурным котлам, независимо от типа топлива.
• С двумя теплообменниками — серия БКН предназначенная для одновременного подключения к двум источникам тепла. Основной объем энергии все также получают от котла. Вода поступает в емкость, где происходит первичный нагрев. Вверху бака установлен дополнительный змеевик, подключенный к солнечным коллекторам или любому другому источнику тепла. Устройство отличается более высокой производительностью и экономичностью.
• Бак в баке — в этом случае вместо змеевика вода из системы отопления поступает в емкость, расположенную внутри бойлера. Конструкция оптимально подходит для быстрого и равномерного смешивания воды. БКН бак в баке имеют хорошую производительность и теплоотдачу, а также длительный срок службы.
• Комбинированный БКН — в устройстве присутствует 1 или 2 теплообменника и дополнительный ТЭН. Трубчатый нагревательный элемент используется в летнее время года, после отключения системы отопления.
  Если бойлер подключен к солнечным коллекторам принцип работы в летнее время несколько отличается. Солнечная энергия все также остается основным источником тепла. ТЭН включается только при необходимости, в автоматическом режиме, если тепла недостаточно, чтобы нагреть ГВС до нужной температуры.

Выбор бойлера косвенного нагрева во многом зависит от того какая система обогрева используется, а также планируется ли подогревать воду в летнее время года. В ряде решений в летнее время для ГВС используют электрический котёл или водонагреватель.

Как регулируется температура в бойлере

Управление БКН осуществляется как установленными регуляторами, предусмотренными в самом водонагревателе, так и дополнительным оборудованием, присутствующим в обвязке. Поддержание комфортной температуры выполняется:

• С помощью погружного термостата или датчика температуры — устанавливается в БКН с объемом свыше 200 л. Ставится на разрыв с насосом, отвечающим за циркуляцию жидкости в БКН. С помощью изменения скорости движения контролируется температура нагрева горячей воды. Погружной термостат присутствует только в бойлерах с производительностью от 200 л и выше.
• Регулирование температуры при помощи обвязки — в бытовых моделях управлять нагревом ГВС можно с помощью трёхходового крана. Принцип работы модуля связан с реагированием на изменение температуры через открытие или закрытие подпитки теплоносителя. После достижения верхних установленных границ нагрева, трёхходовой кран ограничивает подачу, что приводит к падению температуры ГВС.
  Практика показывает, что при подключении БКН лучше установить трехходовой клапан с сервоприводом. Термостатический смеситель выполняет автоматическую подкачку воды в бойлер и обеспечивает точный и равномерный контроль нагрева.
• Система рециркуляции — после закрытия крана водоснабжения нагретая вода остается в трубах и постепенно остывает. При вторичном открытии крана приходится долго ждать пока не сойдет остывшая вода. По самым скромным подсчетам при условии активного использования, расход всего по одной точке водоразбора удаленной от БКН, составит не менее 70 л.
  Суть системы рециркуляции в том, что после закрытия крана через патрубок забора горячей воды жидкость поступает обратно в бойлер где подогревается до необходимой температуры. При этом сравнительно небольшие затраты на обвязку полностью оправдываются комфортом эксплуатации. Из крана сразу идёт горячая вода.

Оптимальная температура воды в бойлере должна быть на уровне 65-70°. Параметры достаточные, чтобы предотвратить ожоги и термический удар при открытии крана водоснабжения.

Системы защиты БКН

Горячая вода по своему химическому составу намного агрессивней, чем теплоноситель системы отопления. Чтобы продлить срок эксплуатации оборудования производители используют встроенные системы, предотвращающие образование накипи и преждевременную коррозию ёмкости. При обвязке бойлера косвенного нагрева устанавливают группу безопасности, предотвращающую перегрев воды.
{banner_downtext}
Обязательные системы защиты БКН:

• Устройство группы безопасности — в систему врезают расширительный мембранный бак. Одновременно устанавливается манометр, сбросовый и воздушный клапан. Группа безопасности обязательна при подключении к твердотопливному отопительному котлу.
• Автоматическое защитное устройство и заземление — необходимы при установке комбинированного БКН, подключаемого к электросети. Бойлер подсоединяют напрямую через автомат к счетчику.
• Защита от накипи — входит в базовую комплектацию БКН, предлагаемых европейскими производителями. Магниевый анод в бойлере косвенного нагрева устанавливается в основном в бюджетные версии водонагревателей. Рекомендуется проверять анод каждый год, при выполнении обслуживания.
  Стержни с титановым анодом практически вечные. Главное преимущество — автоматическое изменение интенсивности защиты с учетом повреждений эмали. Магниевый и титановый аноды нужны для предотвращения и остановки коррозии металла бака.
• Ревизионный люк — необходим для планового ежегодного осмотра, технического обслуживания водонагревателя и чистки.

Производители в инструкции по эксплуатации подробно описывают необходимые условия для нормальной работы БКН. Использование группы безопасности и расширительного бака значительно продлевает срок службы бойлера.

Преимущества и недостатки бака косвенного нагрева

Главные минусы — относительно высокая стоимость и необходимость в использовании специальной запорно-регулирующей арматуры. Для подключения потребуется привлечение профессиональных сантехников.

Преимущества БКН — их несколько:

• Возможность использования нескольких источников тепла. БКН можно одновременно подключить к электросети, солнечным коллекторам, геотермальному насосу, газовому одноконтурному или твердотопливному котлу.
• Достаточное количество горячей воды подаваемой пользователю. В ассортименте присутствуют компактные бойлеры на 80-100 л., также есть промышленные накопители с вместимостью до 1000 л.
• Экономия — первоначальные вложения окупаются за счет небольших затрат на нагрев воды. Бойлер косвенного нагрева в эксплуатации обходится дешевле чем проточный водонагреватель.

Накопительный бак эффективен в связке с одноконтурным газовым или твердотопливным котлом, гелиосистемой или теплонасосом.

Бойлер косвенного нагрева: принцип работы, устройство, эксплуатация

Водонагреватели используются как в квартирах, так и в частных домах. Их применение позволяет обеспечить бесперебойную подачу горячей воды независимо от наличия централизованной сети.

Одним из типов водонагревателей является бойлер косвенного нагрева. Устройство бойлера включает в себя теплообменник, который соединен с внешним источником тепла. Это позволяет прогревать большой объем воды за короткий срок.

СодержаниеПоказать

Типы бойлеров для нагрева воды

Чтобы понять, как работает бойлер, необходимо разобраться, какие бывают водонагреватели и в чем заключаются их отличия.

Независимо от производителя существует несколько типов устройств для автономного нагрева воды:

1. Электрические накопительные нагреватели.
2. Бойлеры косвенного нагрева.
3. Электрические проточные.
4. Газовые.

Выбор водонагревателя осуществляется исходя из личных предпочтений владельца помещения. При выборе следует учитывать особенности конструкции бойлера и тип доступного источника тепла.

Конструкция водонагревателей

На рынке представлены изделия различной формы, объема и технических характеристик. Независимо от этого водонагреватели каждого отдельного типа схожи по своей конструкции.

Электрический накопительный

По своей конструкции изделие этого типа представляет собой емкость круглой или овальной формы. Бак используется для накапливания и прогрева воды.

Он находится в корпусе, изготовленном из металла или пластика. Во избежание быстрого охлаждения жидкости производители оснащают емкость теплоизоляционным слоем.
Бак изготавливают из материалов, наименее подверженных коррозии. На рынке представлены изделия, емкость которых изготовлена из эмалированной или нержавеющей стали. Для защиты внутренних деталей от образования накипи водонагреватели оснащают магниевым анодом.

Работа электрического накопительного нагревателя

В нижней части располагается электрический электронагреватель. Он оснащен термостатом, позволяющим поддерживать определенную температуру жидкости. В некоторых моделях установлены два ТЭНа.

После прогрева жидкости один из них отключается, и определенный показатель температуры поддерживается другим. Это позволяет экономить электроэнергию.
Устройство бойлера включает в себя два патрубка. Они используются для подачи воды и ее отведения из емкости. Патрубок холодной воды установлен в нижней части бака, а трубка отбора горячей жидкости – в верхней.

Электрический проточный

Устройство проточного бойлера для нагрева воды не включает в себя накопительную емкость. Жидкость прогревается при прохождении через устройство. Нагрев осуществляется электрическим нагревателем высокой мощности.

Конструктивные особенности изделия проточного типа позволяют быстро прогревать небольшое количество воды. В конструкцию изделия проточного типа входит:

• Электрический водонагреватель высокой мощности.
• Индикатор работы.
• Рубашка для прохождения воды.
• Датчики и реле.

Проточный бойлер. Источник фото: rgagroup.ru

Благодаря отсутствию накопительной емкости, проточные бойлеры имеют небольшие размеры. Это дает возможность устанавливать устройство в помещениях с ограниченным свободным пространством.

Газовые водонагреватели

Устройства, использующие в качестве источника тепла газ, могут быть как проточного, так и накопительного типа. Проточные водонагреватели – газовые колонки могут быстро прогревать небольшое количество жидкости, проходящей через них.

С помощью накопительных можно получить большое количество горячей воды, но после этого потребуется время для прогрева новой порции.
Накопительные устройства состоят из металлического бака, сквозь который проходит газоход. Он необходим для отвода продуктов горения газа. Вместо ТЭНа в водонагревателе используется газовая горелка. Управление степенью нагрева осуществляется специализированным блоком.

Устройство бойлера косвенного нагрева

Этот тип водонагревателя представляет собой накопительную емкость, оснащенную слоем теплоизоляции. Объем бойлера косвенного нагрева может быть различным.

Отличительной особенностью устройств этого типа является отсутствие встроенного источника тепла. Некоторые модели имеют электрический нагреватель, но он используется для поддержания необходимой температуры.

Так устроен нагреватель. Источник фото: atlantnn.ru

Через накопительную емкость проходит змеевик, нагревающий жидкость. Некоторые модели имеют в своей конструкции две емкости, одна из которых установлена внутри другой.

В пространство между баками поступает теплоноситель. Для защиты внутренней поверхности бака от образования накипи производители устанавливают магниевый анод.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Независимо от особенностей конструкции устройств косвенного нагрева принцип их действия одинаков. Для прогрева жидкости используется внешний источник тепла (котел). Модели, имеющие две емкости, быстрее прогревают жидкость благодаря большей площади теплообмена.

Горячая вода из системы отопления подается в змеевик или в пространство между внутренним и наружным баком. Жидкость в накопительном баке прогревается.

По мере прогрева вода перемещается вверх, где и расположен патрубок отбора. Для поддержания температуры и нагрева жидкости при неработающем отоплении производители устанавливают ТЭН.

Следует учитывать, что в моделях с двумя баками таким образом осуществляется нагрев теплоносителя, а в изделиях со змеевиком нагревается жидкость, предназначенная для горячего водоснабжения.

Принцип работы проточного водонагревателя

Установка изделия данного типа позволяет обеспечить помещение горячей водой без предварительного ее подогрева. При этом проточные водонагреватели не могут выдать большой объем жидкости за короткое время. Это обусловлено низкой пропускной способностью бойлера.
Жидкость проходит сквозь трубки, в которых установлен мощный электрический нагреватель. Отличительной особенностью проточного бойлера является то, что он может подавать горячую воду бесперебойно на протяжении длительного времени.

Принцип работы накопительного бойлера

Жидкость накапливается в специализированной емкости. Нагрев осуществляет один или несколько ТЭНов. В зависимости от вида изделия производители устанавливают электрические нагреватели двух типов:

1. Мокрый. ТЭН полностью погружается в накопительную емкость.
2. Сухой. Нагреватель помещен в специализированный кожух, предотвращающий попадание влаги на токоведущие части.

При открывании крана содержимое накопителя поступает наружу по патрубку для отбора горячей воды. Давление в баке падает и открывается обратный клапан. Жидкость из системы ХВС поступает в накопитель.

Принцип действия накопительного бойлера. Источник фото: remontik.org

По достижению жидкостью определенной температуры срабатывает термостат, который может быть установлен как в совокупности с нагревателем, так и отдельно.

Он разрывает электрическую цепь, тем самым отключая ТЭН от сети питания. По мере остывания воды в накопителе термостат включает нагреватель и осуществляется подогрев содержимого бака.

Правила эксплуатации

От правильной эксплуатации зависит нагрев. Источник фото: tekras.ru

Для увеличения срока эксплуатации водонагревателя необходимо придерживаться некоторых правил:

1. При монтаже использовать элементы обвязки, рекомендуемые производителем. В зависимости от типа водонагревателя в обвязку могут входить различные элементы.
2. Не использовать устройство накопительного типа без предохранительного клапана. Этот элемент обвязки снижает степень давления на стенки бака при нагреве. Предохранительный клапан устанавливается непосредственно на входной патрубок.
3. Не включать устройство накопительного типа в электрическую сеть при пустом баке. Включение водонагревателя без воды может привести к выходу из строя ТЭНа.
4. Подключать устройство к электрической сети согласно схеме, находящейся в руководстве по эксплуатации.
5. 1 раз в 1 – 3 года чистить накопитель от накипи. При необходимости осуществляется замена магниевого анода.
6. Установить фильтр для дополнительной чистки воды на входе.
7. Устройства проточного типа устанавливать в местах, максимально близко расположенных к точке забора воды.

Бойлер косвенного нагрева позволяет получить горячее водоснабжение, используя систему отопления. Возможность подключения дополнительных источников тепла в некоторых моделях позволяет нагревать содержимое бака за минимальный промежуток времени, а наличие ТЭНа дает возможность поддерживать температуру в заданных пределах.

Что такое бойлер косвенного нагрева и зачем он нужен?

Этот вопрос часто задают владельцы частных домов. Многие справедливо полагают, что если у них уже есть установленная система отопления, которая позволяет снабжать дом не только отоплением, но еще и горячей водой для хозяйственных нужд, то зачем тратиться и устанавливать бойлер косвенного нагрева? На первый взгляд устройство бойлера и вправду выглядит как излишняя трата средств. Но это не так.

Бойлер косвенного нагрева имеет очень низкий коэффициент теплопотерь.

Что такое бойлер косвенного нагрева и зачем он нужен?

Бойлер косвенного нагрева представляет собой водонагреватель, который позволяет обеспечить бесперебойной подачей горячей воды всех домочадцев одновременно.

К тому же его конструкция не предполагает наличие собственного теплоисточника. В качестве теплового носителя для бойлера косвенного отопления используются внешние источники тепла. Ими могут быть отопительный котел, центральное отопление и т.д.

Итак, для чего же нужен бойлер косвенного нагрева воды? Возьмем в качестве примера ситуацию, когда хозяйка дома решила помыть посуду, а хозяин дома тем временем решил принять душ. В этом случае оба столкнутся или с нехваткой горячей воды, или с резким снижением температуры воды, что тоже малоприятно. Устройство данного водонагревателя позволит избежать таких ситуаций, поскольку он сможет компенсировать возникшую нехватку горячей воды.

Как устроен бойлер косвенного нагрева

Внешне бойлер косвенного нагрева выглядит как большой бак, имеющий цилиндрическую форму. А сама конструкция бойлера состоит из следующих частей:

• корпус бойлера;
• утеплитель;
• бак, выполненный из нержавеющей стали;
• термометр;
• теплообменник;
• магниевый анод.

Благодаря наличию слоя утеплителя между баком и корпусом самого бойлера коэффициент теплопотерь составляет 3-4ºС в сутки. Термометр позволяет контролировать заданную температуру воды в баке. Теплообменник представляет собой спиралевидную стальную или латунную трубку, которая располагается внутри самого бойлера. Очень часто эта трубка имеет сложную форму и располагается ближе к нижней части бойлера. Производители утверждают, что именно благодаря этому факту можно добиться равномерного нагрева воды во всей емкости. Магниевый анод призван защищать бак от гальванической коррозии. Практически все электрохимические реакции будут воздействовать на магниевый анод, не тронув при этом другие детали водонагревателя. Со временем эту часть водонагревателя придется заменить, так как она подвергается постоянному износу.

Практически все новые модели современных бойлеров имеют альтернативный источник тепла. Такие устройства называют еще комбинированными. В летний период, когда отопительный сезон закончился, бойлеры используют для подогрева воды либо электричество, либо газ. На рынке также существуют такие модели, которые способны нагревать воду за счет солнечного света.

Принцип работы устройства

Бойлер косвенного нагрева устроен несложно, да и принцип его работы будет понятен любому. Внутри большого бака проходит полая внутри спиралеобразная трубка, чаще всего ее называют змеевик. В трубке непрерывно циркулирует теплоноситель. Постоянную циркуляцию обеспечивает специально установленный для этих целей насос, который, в свою очередь, снабжен автоматической системой управления. Как только температура воды достигает заданного параметра, насос отключается. Так как источником теплоносителя выступает работающая система отопления, то в момент нагревания воды в бойлере возможно незначительное снижение температуры у отопительных элементов. Однако нагрев воды в баке происходит достаточно быстро, поэтому заметить снижение температуры на короткое время можно только при помощи градусника.

После того как вода в баке станет нужной температуры, она долго еще будет оставаться таковой. Существенно снизить потери тепла в баке помогают современные изоляционные материалы. В качестве теплоизоляции для бойлеров отлично подойдет пенополистирол или полиуретановая пена.

Каждый бойлер имеет два патрубка для ввода и вывода, и они выполняют разные задачи. Патрубок ввода соединяется с отопительным котлом, где через него в змеевик поступает теплоноситель, тем самым, нагревая воду в баке. А патрубок вывода подает уже нагретую воду непосредственно к месту ее подачи.

Перед тем как вы решитесь на покупку бойлера, обязательно уточните мощность вашей отопительной системы. Ведь если вы приобретете бойлер с большим объемом, есть вероятность того, что стоящая у вас дома отопительная система попросту не справится с поставленной задачей. Либо нагрев будет происходить очень медленно, и в этот период температура отопительных приборов резко снизится, что крайне отрицательно отразится на комфорте проживающих в доме людей. Еще вам нужно будет заранее выбрать, какой именно тип бойлера вы хотите приобрести: напольный или настенный. Если у вас настенная водонагревательная система, то и бойлер лучше всего приобретать настенный. И наоборот. Специалисты советуют приобретать отопительную систему и бойлер косвенного нагрева у одного производителя. В этом случае монтаж и установка пройдут легко и быстро. А результаты их работы будут эффективны и продуктивны.

Достоинства и недостатки системы

Главными и основными преимуществами бойлеров косвенного отопления в отличие от нагревателей проточного типа считаются:

1. Способность нагревать воду в больших количествах.
2. Компенсация возникающего дефицита горячей воды в период пиковой нагрузки. Например, когда хозяйка решила помыть посуду, а хозяин принять душ. Благодаря бойлеру сразу несколько человек в доме смогут использовать горячую воду, не причиняя дискомфорта другим пользователям.
3. Себестоимость воды, нагретой бойлером косвенного нагрева, крайне низкая. Ведь для ее производства не было потрачено дополнительной энергии. Косвенный источник тепла полностью удовлетворил потребность в нагревании воды. В зимний период времени использование бойлера становится крайне актуально благодаря высокой экономии потраченной энергии на нагрев и отопление.
4. По сравнению с водонагревателем проточного типа использование бойлера косвенного нагрева дает возможность осуществлять подачу горячей воды сразу по нескольким направлениям.
5. Возможность использовать альтернативные источники тепла (газ, электричество, солнечный свет и т.д.).

К недостаткам бойлеров косвенного нагрева можно отнести следующее:

1. Высокая стоимость оборудования. Учитывая тот факт, что для установки бойлера косвенного нагрева необходимо предварительно установить котел отопления, монтаж первого ложится тяжелым финансовым бременем на хозяев частного дома.
2. Для того чтобы нагреть воду в емкости массой 100 л, уйдет несколько часов. На этот период времени температура отопления во всех жилых помещениях будет снижена.
3. Вся конструкция занимает довольно много места. Обычно котел отопления и бойлер косвенного нагрева устанавливают в непосредственной близости друг к другу. А так как габариты оборудования немаленькие, то порой для них отводится целое небольшое помещение в хозяйственной зоне.

Как правильно выбрать бойлер?

Основной критерий, которым вы должны руководствоваться при выборе бойлера, – это его емкость. Для того чтобы понять, какой должна быть оптимальная масса вашего водонагревателя, вы можете воспользоваться среднестатистическими показателями, а затем умножить их на количество проживающих в доме человек и получившуюся цифру округлить в большую сторону.

Итак, статистика гласит, что в сутки человек тратит горячей воды на:

• умывание – 6-16 л;
• мытье посуды – 20-25 л;
• душ – 60-85 л;
• принятие ванны – 160-180 л.

К примеру, для того чтобы нагреть воду до нужной температуры в бойлере косвенного нагрева емкостью 20 л, понадобится около 40 минут, а у 200-литрового бойлера на это уйдет около 6 часов.

После того как вы определились с необходимым объемом бойлера, обязательно уточните, из какого материала выполнен змеевик. У недорогих бойлеров змеевик выполнен из стали и приварен к баку. А в моделях более высокой ценовой категории змеевик съемный и выполнен из латуни. Конечно, съемный змеевик более практичен, так как со временем вы легко сможете его снять и прочистить от накопившейся в нем накипи.

Также недорогие модели имеют в качестве защитного покрытия слой стеклокерамики или эмали. Однако такое покрытие не совсем надежно, потому что внутри бака будут происходить постоянные перепады температур, что со временем приведет к микротрещинам и уже не спасет от коррозии металла. Поэтому, покупая бойлер, выбирайте бак, который сделан из нержавеющей стали, такой бойлер обойдется вам дороже, но и прослужит гораздо дольше.

Следующее, на что вам нужно будет обратить внимание, – это материал утеплителя. В некоторых моделях в качестве утеплителя используют поролон, этот материал крайне ненадежен и непрактичен. Лучше всего для этих целей подходит полиуретан. Именно с таким утеплителем потери тепла из бака практически исключены, а значит, не тратится лишняя энергия на то, чтобы вновь подогреть воду.

особенности устройства и принцип работы, а также все нюансы выбора водонагревателя.

Что такое водонагреватель косвенного нагрева и в чем его суть? Не вдаваясь в подробности, ответ на данный вопрос максимально прост. На сегодняшний день это наиболее экономичное оборудование, с помощью которого можно организовать бесперебойную подачу горячей воды, нагретой до заданной температуры. Функционирует оно за счет сторонних систем отопления, в качестве которых могут выступать, например, котлы. Такая организация горячего водоснабжения очень удобна и выгодна для дач и частных жилых домов, которые оборудованы системой индивидуального отопления.

Конструкция бойлера косвенного нагрева достаточно проста и по своему исполнению напоминает электрический накопительный водонагреватель.

 Основными элементам его конструкции являются:

• корпус: чаще всего он выполнен из углеродистой или нержавеющей стали, а также прочного пластика, оснащен специальным теплоизолирующим материалом, который существенно снижает теплопотери воды в баке. Наиболее популярные формы корпусов бойлеров – прямоугольная и цилиндрическая;

• накопительный бак: это, пожалуй, главная часть оборудования. Туда поступает холодная вода, там же она и нагревается.  Внутри резервуара находится нагревательный элемент и магниевый анод. Температура воды в баке постоянно поддерживается на заданном уровне;

• теплообменник: чаще всего выполнен в форме змеевика, внутри которого находится теплоноситель из системы отопления. Кроме того, конструкция некоторых бойлеров предполагает подачу теплоносителя в специальное пространство, которое находится между двойными стенками корпуса. Еще одним видом нагрева является так называемый «бак в баке». Это значит, что в основном резервуаре водонагревателя находится еще один бак меньшего размера с теплоносителем. Кроме того, отдельные модели бойлеров могут оснащаться двумя теплообменниками, что значительно повышает скорость нагрева воды;

• система патрубков: каждый бойлер оснащен специальными трубами, по которым подается холодная и выводится горячая вода, а также трубы, с помощью которых осуществляется подача (вход) и обратка (выход) теплоносителя. Некоторые модели дополнительно оснащаются отдельным патрубком для рециркуляции;

• магниевый анод: обязательный атрибут современных устройств, который защищает внутренние стенки бака бойлера от коррозии.

 

Принцип действия бойлера косвенного нагрева также достаточно прост. Холодная вода попадает в накопительный бак через специальный входной патрубок, расположенный снизу прибора. В это же время теплоноситель подается в теплообменник, с помощью которого происходит нагрев воды. За поддержание заданной температуры отвечает терморегулятор, а также система теплоизоляции бака, предусмотренная практически во всех современных моделях.

В зависимости от расположения в пространстве бойлеры бывают горизонтальными и вертикальными. Последние имеют ограничения по размеру, однако прекрасно подходят как для дома, так и для офиса. Менее распространенными являются габаритные горизонтальные модели, которые отличаются большой вместительностью и используются, преимущественно, на предприятиях.

В зависимости от способа монтажа водонагреватели данного типа бывают:

• настенными: крепятся к стене над полом. Такое оборудование характеризуется компактными размерами и ограниченным объемом;

• напольными: такие устройства могут быть любых объемов, однако для их установки чаще всего требуется отдельное помещение.

Преимущества и недостатки перед другими видами водонагревателей.

Самым главным и неоспоримым плюсом данного оборудования является его экономичность. Устройство функционирует исключительно за счет ресурсов отопительной системы. При этом бойлеры, подключенные к системе современных котлов, могут функционировать в любой сезон за счет перекрывания контура отопления. Кроме того, стоит учесть, что большинство современных моделей оснащено дополнительным электрическим нагревательным элементом – ТЭНом, которым можно пользоваться, например, в неотопительный сезон.

Чем еще может порадовать бойлер косвенного нагрева:

• высокая производительность: при низких энергозатратах устройство не только быстро нагревает большой объем воды, но и поддерживает ее комфортную температуру;

• безопасность: при совместном функционировании с отопительным оборудованием бойлер не создает дополнительную нагрузку на электропроводку;

• обеспечивает несколько точек водоразбора: это значит, что с помощью бойлера косвенного нагрева горячая вода может одновременно поступать в смесители, расположенные на кухне, в ванне и других помещениях;

• совместимость с любыми типами отопительных устройств: твердотопливными, газовыми и электрическими котлами, тепловыми насосами, солнечными коллекторами;

• возможность автономной работы: многие современные модели бойлеров дополнительно комплектуются нагревательным элементом (ТЭНом), благодаря которому устройство может работать абсолютно независимо от отопительных приборов.

• система рециркуляции: многие современные модели бойлеров оснащены специальным патрубком для рециркуляции (или имеют возможность его подключения). Такая система позволяет нагретой воде постоянно циркулировать по трубе, благодаря чему при открытии крана мгновенно идет горячая вода. При этом без рециркуляции, открыв кран, горячей воды придется ждать некоторое время, особенно, если бойлер установлен на удаленном расстоянии от точки водоразбора. Кроме того, к системе рециркуляции можно подключить водяной полотенцесушитель. В данном случае он будет горячим круглый год, независимо от отопительного сезона;

Что касается недостатков. Здесь стоит учесть, что, в отличие, например, от проточных водонагревателей, бойлеры косвенного нагрева в подавляющем большинстве представляют собой габаритное оборудование, особенно напольные модели. Поэтому они занимают достаточно много места или требуют размещения в отдельном помещении. Еще одним минусом данного устройства является его стоимость, так как она значительно выше, чем у других типов водонагревательных приборов, например, проточных.

К слову, стоимость оборудования, как правило, формируется за счет многих факторов:

• производитель: конечно, цена может зависеть от имени брэнда. Как правило, российское или белорусское оборудование по сравнению с европейскими аналогами может быть существенно дешевле;

• материалы: водонагреватели с корпусом и/или баком из стали и латуни ценятся дороже;

• тип бойлера: этот параметр тоже влияет на стоимость – например, на аппараты типа «бак в баке» цена выше;

• габариты оборудования: здесь все понятно – больший объем бака – выше стоимость;

• функциональность: количество дополнительных опций также влияет на цену устройства.

Проанализировав эти факторы, покупатель сам для себя может определить важность каждого пункта и найти приемлемый ценовой диапазон.

Выбрать бойлер косвенного нагрева и не прогадать.

Сразу стоит учесть, что покупка бойлера косвенного нагрева считается экономически целесообразной, если ежедневно горячей водой пользуются четверо и более человек. Выбирая бойлер косвенного нагрева, необходимо внимательно изучать основные параметры и функции понравившихся моделей.

Объем.

Сперва необходимо определиться с объемом бойлера. Учитывая нормы расхода воды в нашей стране, на одного человека приходится до 140 литров в день. Также на выбор объема накопительного резервуара влияет количество точек водоразбора. Проанализировав эти данные, можно определить, что для комфортной жизни среднестатистической семье из четырех человек понадобится водонагреватель на 100-120 литров. Также, выбирая водонагреватель, необходимо учитывать площадь помещения, в котором планируется его установка, и особенности его планировки. Прибор устанавливается вместе с отопительным оборудованием, поэтому для такой системы может понадобиться отдельная комната.

Мощность и давление.

Важный параметр, на котором необходимо заострить внимание, – мощность котла, к которому будет подсоединен бойлер косвенного нагрева. Ее значение не должно быть меньше мощности нагревательного элемента, указанной в техпаспорте водонагревателя. Кроме того, необходимо обязательно учитывать, на какое максимальное и минимальное давление воды в водопроводе рассчитано устройство.

Стенки бака.

Выбирая оборудование, необходимо оценить внутреннее покрытие бака для воды. Внутренние стенки более дорогих моделей могут выполняться из стали или титана. Считается, что такие бойлеры дольше служат. Бюджетные приборы покрыты эмалью или стеклокерамикой, которая достаточно хорошо справляется с коррозией, однако характеризуется меньшим сроком эксплуатации.

Теплоизоляция.

Материал изоляции также играет важную роль в функциональности оборудования. Самые простые и дешевые бойлеры оснащены поролоном. Более высокий уровень теплоизоляции обеспечивают пенополиуретан и минеральная вата.

Функциональность.

Современные модели бойлеров оснащены рядом дополнительных функций, которые упрощают управление прибором и уход за ним, повышают безопасность оборудования. Водонагреватели могут предусматривать наличие терморегулятора, термостата, индикацию включения, функцию ускоренного нагрева, антибактериальную защиту, датчики защиты от включения без воды и высокого давления, перегрева.

Консультации — Специалист по спецификациям | Основы выбора котла

Дэвид Гетц, PE, и Сэм Хафф, Burns & McDonnell, Сент-Луис 15 сентября 2017 г.

Цели обучения

• Ознакомьтесь с правилами, стандартами и инструкциями, которые помогают при выборе котлов и котельных систем.
• Знайте, какие типы котлов доступны, и понимайте, когда следует указывать каждый тип.
• Поймите, как системы управления влияют на общую конструкцию котла.

Котлы бывают разных размеров, форм и цветов. Они используются для производства горячей воды или пара для технологических или отопительных целей. В этой статье основное внимание будет уделено производству пара, поскольку требования к обоим типам одинаковы до тех пор, пока пар не будет генерироваться внутри барабана.

Кодекс по сосудам под давлением для котлов (BPVC) Американского общества инженеров-механиков (ASME), раздел I, регулирует проектирование, изготовление, установку и эксплуатацию сосудов под давлением с огневым обогревом (сосудов, в которых вырабатывается пар).BPVC является одним из двух основных ориентиров, которые потребуются инженерам при проектировании котельных систем. Другой — NFPA 85: Кодекс по системам сгорания котлов и опасностям. NFPA 85 устанавливает требования к топливным системам и системам сгорания, которые используются для нагрева котла. Для безопасной работы котла необходимо соблюдение обоих норм. Мы кратко рассмотрим материалы, так как их выбор зависит от технологической жидкости и ее свойств.

В разделе I. ASME BPVC содержится большой объем знаний.В зависимости от типа и компонентов котла пределы юрисдикции определены в Разделе I, а остальные требования см. В ASME B31.1: Правила трубопроводов. Общие ограничения, о которых следует знать инженерам, — это вход воды и выход пара. Входящий предел воды для секции I находится на вход подключения второго запорного клапана из сопла первого водного компонента котла. Это может быть либо экономайзер, либо сам барабан. Пределы пара варьируются в зависимости от компонента, и необходимо пересмотреть раздел 1 ASME BPVC.

NFPA 85 применимо к котлам с тепловой мощностью от 12,5 млн БТЕ / ч и выше. Еще один важный код при проектировании и установке котлов — ASME B31.1. Этот код применим к трубам, подсоединяемым к собственно котлу, которые не подпадают под юрисдикцию ASME BPVC, Раздел I.

Проектирование котельных систем в первую очередь требует от инженера понимания требований к агрегату путем понимания системных требований, которые он будет обслуживать. Это будет включать требования к потоку пара, давлению и температуре, необходимые для учета потерь давления и температуры в системе, включая ожидаемые потери до соединения котла на обратном клапане.Требования к потоку пара основаны на конечном использовании, плюс потери в системе распределения, включая конденсатоотводчики и утечки.

Рис. 1: На изображении показан огневой коридор новой паровой установки в Университете штата Айова (ISU) в Эймсе. ISU заменила три устаревших угольных котла на три новых блочных котла, работающих на природном газе производительностью 150 000 фунтов / час. Котлы размещены в новом здании котельной, которое примыкает к существующему зданию электростанции. Новые котлы начали работать в 2016 году. Новые котлы позволили ТЭЦ повысить свою эффективность до более чем 60%, а выбросы сократились более чем на 80%.Предоставлено: Burns & McDonnell

.

Понимание потерь в системе и добавление их к фактическому потреблению пара плюс коэффициент роста, обычно 1% в год, поможет в развитии требуемой генерации пара. Сотрудничая с поставщиком котла, инженер может подобрать необходимые условия гарантированного выхода котла.

Трубы и материалы для котлов

Материалы конструкции будут зависеть от выбранных свойств пара / воды на входе и выходе, а также от потребляемого топлива.Типичными материалами, используемыми в промышленности, являются углеродистые стали A53-B / C и A106-B / C для питательной воды, топливного газа и пара. Трубы внутри самого котла выбираются производителем котла, но, как правило, из углеродистой стали бесшовной конструкции.

Винтовые сварные трубы иногда цитируются, поскольку их легче изготовить. Однако следует соблюдать осторожность при их использовании в средах, где используется жидкое топливо или топливо из биомассы, поскольку содержание серы, натрия и хлоридов при сгорании может повредить трубки, если их не контролировать.Если используется секция перегревателя или компактный котел с высокой скоростью тепловыделения, материалы могут быть улучшены углерод-молибденом или хром-молибденом (хром-молибден). Типичный используемый хром-молибден — P11, который содержит ~ 1,25% хрома. Материалы барабана выбираются в зависимости от условий эксплуатации, но для котлов с агрегатом производительностью 250 000 фунтов / час обычно используется углеродистая сталь A516-70.

Рис. 2: Новый центральный завод был спроектирован и построен для больницы Паркленд в Техасе.Предоставлено: Burns & McDonnell

.

Топливо котельное

Используемые сегодня виды топлива включают природный газ, мазут № 2, дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы и твердое топливо, включая уголь, биомассу и другие материалы, которые можно смешивать с этими базовыми видами топлива. Выбор топлива на ранней стадии проектирования важен, потому что поставщик котла выберет горелку на основе выбранного топлива. Помимо типа топлива, качество выбранного топлива будет влиять на выбор горелки, диапазон изменения и мощность.

Если поставляется природный газ, необходимо обеспечить входящее давление, температуру и более высокую теплотворную способность. Если газ подвержен изменяющимся условиям, таким как улавливание воды, высокое содержание серы или другие изменения компонентов, это должно быть включено в отчет о топливе для поставщика котла / горелки. Он поможет выбрать горелку, которая соответствует потребностям котла и необходимому оборудованию на входе, включая нагреватели, сепараторы и оборудование для регулирования давления.

Требуемый КПД котла

Инженер и владелец обязаны определить желаемый КПД котла. Обычно это значение составляет около 80% при минимальных рабочих условиях котла. Эффективность измеряется тем, сколько тепла вводится в бойлер для выработки целевой мощности, деленное на идеальное тепловыделение для преобразования целевой массы воды в пар (или горячую воду). На это влияет несколько факторов, которые инженер должен включить в технические характеристики котла.

Основными факторами, на которые часто не обращают внимания, являются условия окружающей среды. Обычно указываются среднегодовые условия, но для обеспечения эффективности работы в течение года необходимо также обеспечить максимальные и минимальные условия окружающей среды. К ним относятся температура, температура по влажному термометру, влажность и любые загрязнители, содержащиеся в воздухе, которые могут попасть в воздухозаборник.

Загрязняющие вещества могут включать в себя мусор от сбора полевых культур, семена с плавающих деревьев, чрезмерный снег или другие твердые частицы, которые могут уноситься ветром.Эти элементы, если они известны, могут быть учтены и отфильтрованы. Мусор в воздушном потоке может забивать фильтры и подшипники или добавлять топливо в горелку, которое не учитывается, что может повлиять на тепловложение. Некоторые виды мусора, особенно полевые культуры, содержат натрий и другие компоненты, которые при нагревании становятся липкими и могут забивать горелки, прилипать к трубам, создавать горячие точки, закупоривать газовые тракты и ограничивать общую мощность котла.

Рис. 3. На фотографии показана установка понижения давления природного газа с пусковой установкой и резервными рабочими поездами в Государственном университете Пенсильвании в Государственном колледже.Предоставлено: Burns & McDonnell

.

Котел водоснабжения

Качество водоснабжения оказывает большое влияние на производительность котла. Всем поставщикам котлов требуется вода, соответствующая стандартам качества питательной воды для котлов ASME и / или Американской ассоциации производителей котлов (ABMA). Эти стандарты качества частично зависят от давления на выходе из котла и определяют условия питательной воды, которую владелец должен подавать для выполнения гарантийных требований, установленных производителем котла.

Необходимая питательная вода котла также должна быть деаэрирована для удаления избыточного кислорода и неконденсируемых газов перед подачей в котел. Этот процесс требует использования пара низкого давления, обычно называемого «паром привязки». Если пар подается котлом, то паразитная нагрузка должна быть учтена при проектировании. Расход питательной воды, используемый при проектировании, следует определять на основе производительности котла и связанной с ним скорости продувки котла, обычно от 5% до 8% от выработанного пара, плюс запас роста, определенный во время расчетов потребления пара.

Трубопровод питательной воды должен обеспечивать котел с максимальным расходом, а также с запасом и минимальной потерей давления. Выход из деаэратора должен выходить в насосы питательной воды котла с максимально возможным напором всасывания. Чистый положительный напор на всасывании (NPSH) питающего насоса котла должен быть максимальным. Это снижает требования к мощности насосов. Это также обеспечивает временной буфер в случае сбоя подачи воды на входе деаэратора и снижает вероятность работы насосов питательной воды котла в условиях низкого NPSH, что может привести к кавитации и повреждению рабочего колеса.

Насосы питательной воды котла должны обеспечивать подачу воды в котел с давлением как минимум на 3% выше рабочего давления барабана. Для определения надлежащего давления нагнетания необходимо провести оценку маршрута от выхода насоса до входа в барабан и рассчитать потери давления. В случае существующей системы очень важно определить, могут ли существующие насосы питать новый котел в удаленном месте, где потери на трение могут быть больше ожидаемых.

Технические характеристики котла необходимо определить заранее

Работа и конструкция котла должны быть определены до разработки спецификации на закупку. Необходимо учитывать следующие требования к конструкции: регулировка, регулировка и техническое обслуживание котла. Эти элементы обычно «известны», но часто не учитываются при проектировании или не продумываются до такой степени, что они включаются в предлагаемые варианты котла. Диапазон регулирования котла — это просто возможность снизить паропроизводительность со 100% проектной мощности до определенного минимального значения.

Базовый котел обычно имеет диапазон изменения 4: 1, что означает, что он будет способен стабильно работать при 25% максимальной нагрузки. Работа за пределами этого диапазона должна быть указана в спецификациях с любой известной продолжительностью. Производители котлов выберут горелки и площадь нагреваемой поверхности, чтобы попытаться приспособиться к пониженным нагрузкам при соблюдении требований по выбросам. Если этот требуемый диапазон изменения трудно получить, может быть предусмотрен пароотводной клапан, который будет открываться и выпускать пар либо в расширительный бак, либо в атмосферу через глушитель.

Turndown также влияет на максимальную мощность, поскольку владельцы иногда запрашивают поток пара, превышающий нормальный, от агрегатов. Это должно определяться спецификацией с известным рабочим временем. Типичный запрос составляет 110% от максимальной нагрузки, чтобы допустить избыточное производство пара при запуске другого котла. Это часто ограничивается 4 часами и влияет на горелку, блок топливного газа, паропровод, трубу, зону тепловыделения и размер вентилятора. Эти элементы должны быть проверены во всех точках нагрузки, чтобы определить, были ли применены надлежащие условия.

Рис. 4: Фотография в Государственном университете Пенсильвании в Государственном колледже показывает изготовление в цехе установки для очистки конденсата и установки для смягчения воды для питательной воды для котлов. Предоставлено: Burns & McDonnell

.

Блок управления котлом

Управление котлом может быть ответственностью производителя или владельца / инженера. Производитель предоставит средства управления, которые соответствуют разделу I ASME и NFPA 85, но могут не учитывать работу нескольких котлов, основные средства управления или требования к отключению, которые являются уникальными для объекта.Обычно производителю предлагается предоставить свою логику управления, а затем владелец / инженер предоставит комментарии к логике, предоставленной для утверждения производителем.

Изменения, внесенные владельцем, могут выходить за рамки обычной практики NFPA 85. Рекомендации предназначены для ограничения модификаций. Любые модификации будут иметь примечания / комментарии, добавленные к логическим схемам от производителя. Обычно оспаривается время, связанное с аварийными сигналами до отключения котла. Производители часто включают 6-секундную задержку этих сигналов тревоги.Эти задержки часто регулируются владельцем, чтобы дать дополнительное время операциям для оценки сигнала тревоги и определения того, могут ли они отрегулировать другие устройства, чтобы смягчить состояние сигнала тревоги. Это соответствует NFPA, но не всегда является предпочтительным для производителя. Эти изменения должны быть оценены всеми сторонами, чтобы гарантировать соблюдение условий гарантии.

Эксплуатация и обслуживание котлов

Техническое обслуживание — это важный аспект проектирования, который, кажется, рассматривается в конце процесса проектирования.Когда котлы нуждаются в ремонте, а в какой-то момент они потребуются, важен доступ к часто используемым компонентам. Могут быть предоставлены строительные леса, подъемники для людей и другой временный доступ, но это увеличит время и бюджет на любой простой. Планирование общего технического обслуживания, такого как восстановление предохранительного клапана, замена трубы на задней стенке или проверка / замена шеврона парового (верхнего) барабана, снизит общие затраты и повысит эффективность. Эти элементы могут быть дорогими во время проекта капитального монтажа, но со временем сократят продолжительность простоев, что компенсирует первоначальный рост затрат.

Еще один элемент обслуживания, который обычно не рассматривается, — это доступ к трубам на полу топки котла и к заднему газовому тракту. Котлы обычно устанавливаются на плите или небольшой пьедестал на каждой опорной балке. Это не дает доступа ниже котла. Когда трубы протекают внутри котла, пар вдувается либо в газовый поток, либо на соседние трубы. Когда котел выключен, эти утечки могут скапливаться на полу. Скопившаяся жидкость либо оседает и разъедает трубки, либо превращается в пар во время запуска.Оба условия могут вызвать повреждение поверхности трубки, что приведет к дополнительным утечкам.

При ремонте отсутствует доступ к нижней стороне трубы для сварки, в результате чего требуется замена большего количества труб, чтобы получить доступ ко всем сторонам трубы. Для облегчения ремонта опоры котла можно поднять так, чтобы оставался зазор 4 фута под самой нижней трубой. Это увеличит высоту пьедесталов и отрегулирует точку входа трубы. Указание этого требования в спецификациях позволит производителю предоставить компоненты и опорную сталь, предназначенные для такого доступа.

Нормы и стандарты проектирования котлов содержат основные указания по применению, проектированию, конструкции и эксплуатации котлов. Эти коды предназначены для того, чтобы направлять инженеров в их задачах по удовлетворению потребностей клиента, обеспечивая при этом безопасную, эффективную и надежную установку. Хотя эти нормы и стандарты обеспечивают основу для основных требований к котлу, опыт и понимание их имеют решающее значение для их правильного применения.

Данные HVAC: котлы / котельные установки

• 57% инженеров в настоящее время проектируют котлы, системы горячего водоснабжения; 23% ожидают уточнения этих систем в течение следующих 12–24 месяцев.Источник: Инженер-консультант Исследование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и автоматизации зданий, 2017 г.
• 52% фирм получили проектную выручку от котлов, систем горячего водоснабжения в прошлом году. Источник: Инженер-консультант Исследование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и автоматизации зданий, 2017 г.

---

Дэвид Гетц — старший менеджер проекта, а Сэм Хафф — старший инженер-механик в Burns & McDonnell. Гетц принимал участие в проектировании, строительстве и запуске центральных заводов и распределительных сетей в кампусе, включая многочисленные проекты по замене и установке котлов за последние 25 лет.Опыт Хаффа включает проектирование, строительство и запуск инженерных сетей, включая обширный опыт работы с котлами, паровыми турбинами и анализом напряжений труб для инженерных систем.

Что лучше всего подходит для вашего предприятия?

Жаротрубные котлы предназначены для передачи горячих газов от источника тепла и циркуляции этих газов по трубам, которые циркулируют через барабан, заполненный водой. Этот процесс эффективно передает тепло от газа воде, которая эффективно генерирует пар.

Благодаря относительно простой конструкции жаротрубные котлы просты в эксплуатации и недороги в приобретении. Обладая способностью создавать давление от среднего до низкого, жаровые трубы исключительно универсальны и могут быть сконфигурированы в различных конструкциях. Следующая информация объясняет некоторые из наиболее распространенных конструкций жаротрубных котлов.

1. Трубчатый дымовой котел с горизонтальным возвратным трубопроводом

Как один из старейших и наиболее простых конструкций промышленных котлов, дымогарные котлы с горизонтальным возвратным трубопроводом производятся и по сей день.Он имеет кожух, трубную решетку на каждом конце кожуха и трубы, соединяющие обе трубные решетки.

Котел монтируется над каменной или стальной топкой. Как только продукты сгорания покидают топку, они направляются через трубы на конце котла. Пройдя по трубам, продукты сгорания покидают другой конец котла. Продукты сгорания направляются в дымоход или дымовую трубу.

2. Конструкция топочного котла

В конструкции топочного котла используются локомотивные котлы и топочные котлы топочные.В конструкции однопроходного котла продукты сгорания проходят через котел локомотива один раз. В зависимости от расположения труб и перегородок некоторые конструкции топочного котла могут быть трехходовыми или двухходовыми.

Самая распространенная особенность конструкции топочного котла — топка, которая может частично содержаться в котле. Печь охлаждается водой на большей части всей ее поверхности.

Многопроходные котлы — чрезвычайно распространенный вариант. Эти котлы обычно используются в колледжах, университетах или районах, где система используется для производства пара для отопления помещений или для производства горячей воды.

3. Конструкция шотландского пожаротрубного котла

Шотландская пожаротрубная конструкция котла чаще всего называют шотландским морским котлом. В такой конструкции топка представляет собой трубу большого диаметра, расположенную внутри котла. Топка и котел окружены водой.

Некоторые из более крупных, старых котлов шотландского виски будут иметь два или даже три разных котла. Однако у большинства современных шотландских котлов есть только один. В зависимости от расположения труб и перегородок эти системы могут быть двухходовыми, трехходовыми и даже четырехходовыми.

Системы с четырьмя проходами обычно считаются наилучшим вариантом для обеспечения баланса коррозии, вызванной конденсацией, и экономичной теплопередачи. При каждом проходе через котел тепло от продуктов сгорания передается воде, находящейся в котле. После определенного количества проходов становится все более экономически трудным отвод тепла от охлаждающих продуктов сгорания. В то же время, если продукты сгорания слишком сильно охлаждаются, газы для горения будут конденсироваться, что может привести к коррозии.

Шотландские котлы с мокрой и сухой обратной связью

Шотландские котлы с мокрой обратной связью имеют конструкцию, в которой торцевая заглушка противоположна торцу горелки котла. Как следует из названия, «смачивание» относится к тому факту, что торцевая крышка охлаждается водой. С другой стороны, конструкция с сухой задней частью означает, что торцевое закрытие не охлаждается водой. Сухие назад конструкции опираются на тугоплавкий, огнеупорный кирпич, или сочетание этих двух, чтобы избежать закрытия конец от перегрева.

4. Конструкция вертикального пожаротрубного котла

В качестве однопроходного котла вертикальный жаротрубный котел имеет топку внизу.Трубки проходят между верхней и нижней трубными решетками. При такой конструкции печь может быть каменной кладкой или закрытой по бокам рубашкой с водяным охлаждением.

Вертикальная труба мокрого и сухого верха

Верхняя трубная решетка может располагаться ниже или выше ватерлинии. Когда верхняя трубная решетка находится внизу, это называется мокрым верхом; но когда он выше ватерлинии, он известен как сухой верх. Одна из самых привлекательных сторон вертикальных котлов — это относительно небольшая занимаемая площадь.

Эти типы систем оптимальны для помещений с ограниченным пространством.Благодаря этому вертикальные котельные системы чрезвычайно популярны в индустрии химчисток.

Свяжитесь с Applied Technologies of New York

Каждый раз, когда кто-то начинает строительство нового промышленного объекта, одним из первых соображений является тип котла, который будет использоваться на заводе. Котлы Firetube имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами котлов, но тип котла, который вы выбираете, должен основываться на потребностях вашего предприятия.

Эксперты Applied Technologies of New York обладают многолетним опытом, помогая руководителям предприятий выбрать лучшую котельную систему.Мы специализируемся на оказании помощи бизнесу в пределах:

Свяжитесь с Applied Technologies of New York, чтобы получить консультацию сегодня.

Проектирование котлов (со схемой)

В этой статье мы обсудим конструктивные и конструктивные особенности различных котлов, используемых в электростанциях для производства пара.

Дизайн Ланкаширского котла:

Жаротрубный, стационарный, горизонтальный, прямотрубный, с внутренним нагревом, с естественной циркуляцией. Нормальное рабочее давление этого котла составляет около 15 бар, а паропроизводительность до 8 т / час.

Конструктивные особенности:

Основные части котла следующие:

(1) Барабан котла:

Этот котел состоит из очень большого корпуса котла. Размер корпуса котла составляет примерно 7-9 метров в длину и 2-3 метра в диаметре. Это очень старый тип котла, в этом котле стыкующиеся кромки плиты соединены заклепочными соединениями.

Стальные листы прокатываются в оболочку, и стыковые кромки оболочки соединяются заклепочными соединениями.Альтернативные оболочки делаются меньшего диаметра, чтобы можно было получить более длинные оболочки требуемой длины, вставив одну оболочку в другую и заклепав по окружности.

Торцевые пластины котла плоские. Эти плоские концевые пластины, когда они подвергаются давлению пара изнутри, имеют тенденцию выпирать. Чтобы они не выпирали, их укрепляют подпорками.

Есть 2 типа проживания:

(i) Продольная стойка:

Он состоит из круглого стержня, который проходит от одной концевой пластины к другой и соединяется с концевыми пластинами с помощью контргаек.

(ii) Диагональная косынка:

Состоит из треугольной пластины, которая приклепана к пластине корпуса и концевой пластине.

(2) Пожарные трубы или дымовые трубы:

Через корпус котла проходят 2 жаротрубки.

Часть каждой из дымовых труб гофрирована, чтобы компенсировать расширение и сжатие при нагревании и охлаждении котла. Также за счет гофрирования увеличивается площадь поверхности. Эти трубы также состоят из ряда гильз.Концы каждой оболочки отбортованы наружу, а фланцы двух соседних оболочек соединены заклепками, чтобы получить обечайки необходимой длины.

Следует отметить, что центральная линия жаровых труб немного ниже центральной линии кожуха котла. Поскольку дымовые трубы расположены примерно в центре воды, тепло может передаваться равномерно во всех направлениях.

(3) Решетка, кирпичный мост и т. Д .:

Сжигание топлива происходит над решеткой. Верхняя поверхность решетки образована колосниками.Ниже колосниковой решетки предусмотрен зольник.

При сгорании топлива образуются горячие газы, и мост из кирпичной кладки отклоняет газы, чтобы двигаться вверх.

(4) Люк:

Обеспечивает доступ внутрь корпуса котла. Он будет достаточно большим, чтобы человек мог пройти через него для очистки и осмотра.

(5) Крепления:

Котел имеет различные крепления. Крепления необходимы для безопасной и эффективной работы котла.

Под термином «крепления» понимаются такие позиции, как:

(i) Предохранительные клапаны —

(a) Предохранительный клапан собственного веса,

(b) Пружинный предохранительный клапан,

(c) Предупреждение о низком уровне воды в паре.

Когда давление пара в корпусе котла превышает безопасное значение, эти клапаны открываются и позволяют избыточному пару уйти в атмосферу до тех пор, пока давление пара в корпусе котла не достигнет нормального рабочего давления.

(ii) Манометр — Показывает давление внутри корпуса котла.

(iii) Обратный клапан подачи — Вода поступает в корпус котла через обратный клапан подачи. На внутренней стороне обратного клапана подачи установлена ​​перфорированная подающая труба для равномерного подвода воды в яму котла. Под подающей трубкой установлен поддон для накипи, который отделяет накипь и удаляется через клапан для накипи.

(iv) Индикатор уровня воды — Показывает уровень воды в драмах.

(v) Продувочный клапан — Он выдувает загрязнения, собранные под действием силы тяжести.

(vi) Запорный клапан пара — через него пар будет выводиться для использования.

(vii) Противозаливное устройство — Всегда желательно, чтобы пар выходил из котла как можно более сухим, для этого в паровом пространстве предусмотрено устройство противовсасывания или паросборная труба. Он состоит из трубы, в ее нижней поверхности предусмотрены прямоугольные отверстия.

Крепится с помощью перегородок изнутри. Когда влажный пар (пар и частицы воды) попадает в трубу, частицы воды тяжелее пара, после столкновения с перегородками они падают обратно в водное пространство, и почти сухой пар будет выводиться через запорный клапан пара.

(6) Принадлежности:

Комплектующие используются для повышения КПД котельной. Обычно в качестве дополнительных принадлежностей используются пароперегреватель и экономайзер.

(7) Путь отвода дымовых газов:

Когда происходит сгорание топлива, образуются горячие газы, и кирпичный мост отклоняет эти газы и движется вверх.

Во время своего первого прохода эти газы проходят от переднего конца котла к заднему концу через центральные трубы. Во время своего прохода они проходят через пароперегреватель, а затем попадают в общий нижний дымоход на заднем конце. Теперь начинается их II проход, при этом газы перетекают из заднего конца в передний через общий нижний дымоход.

В конце II прохода газы разделяются на два боковых дымохода, когда дымовые газы входят в боковые дымоходы, их III проход начинается и заканчивается во время их плохого прохода, они текут от переднего конца к заднему концу через боковые дымоходы. и во время этого прохода нагревают воду с боков.

После третьего прохода они встречаются в главном общем дымоходе, откуда проходят через экономайзер, а затем выбрасываются через дымоход.

Конструкция тепловозного котла:

Это пожаротрубный, горизонтальный, многотрубный котел с внутренним обогревом и естественной циркуляцией.

Как показано на рис. 11.8, он состоит из большой цилиндрической оболочки. Этот кожух прикреплен к прямоугольной топке на одном конце и дымовой коробке на другом конце. Между дымовой камерой и топкой установлено несколько трубок.

При сгорании топлива (угля) над решеткой образуются горячие газы. Эти горячие газы, поднимающиеся от решетки отклоняется кирпичной аркой огня, так что они вступают в контакте с полной зоной нагрева топки. Заслонки, как показано на рисунке, регулируют поток воздуха для горения. Эти горячие газы затем проходят по трубам, тепло передается воде, вода превращается в пар и накапливается в паровом куполе, а затем газы выбрасываются в атмосферу через небольшой дымоход.

Регулятором можно управлять из кабины поворотом рычага. Чтобы получить перегретый пар, пар пропускают через трубы пароперегревателя. Эти трубы пароперегревателя имеют меньший диаметр и укладываются в жаровые трубы большого диаметра, как показано. Затем этот перегретый пар подается в двигатель. Этот котел снабжен различными креплениями, как показано на рис. 11.8.

Дизайн Cochran Boiler:

Это пожаротрубный, стационарный, многотрубный, вертикальный котел с внутренним обогревом.

Котел

Cochran производится в различных размерах, способных производить пар до 3 т / час и при рабочем давлении до 17 бар. Этот котел дает тепловой КПД (ƞ _th ) 70% при сжигании угля и около 75% при сжигании жидкого топлива.

Котел представляет собой кожух цилиндрической формы с венцом полусферической формы. Такая форма коронной пластины дает достаточную прочность, чтобы противостоять эффекту выпуклости.

Топка или топка также имеют форму короны или купола, которая отклоняет несгоревшее топливо обратно на решетку.Сжигание топлива происходит над решеткой. Горячие газы, образующиеся в топке, попадают в камеру C через короткую дымовую трубу F и ударяются о пластину корпуса котла или заднюю пластину, выложенную огнеупорным кирпичом. Задняя пластина направляет газы в дымовые или пожарные трубы. Газы после прохождения по горизонтальным трубам попадают в дымовую камеру SB и оттуда выводятся через дымоход.

Горячие газы, проходя через горизонтальные трубы, отдают тепло воде и при этом преобразуют воду в пар, который накапливается в паровом пространстве.

Дизайн котла Бэбкока Уилкокса:

Это водотрубный котел.

В основном состоит из 3 частей:

(i) Горизонтальный пароводяной барабан:

Это основная часть котла Babcock Wilcox. Размер корпуса котла намного меньше по сравнению с барабанами жаротрубного котла той же мощности. Следовательно, они проще с точки зрения транспортировки.

(ii) Связка стальных труб:

Предусмотрен в камере сгорания.

(iii) Камера сгорания:

Это пространство над решеткой и под барабаном, где происходит сгорание топлива. Эта полная камера разделена на три отдельные камеры. Эти камеры устроены так, что газы могут перетекать из одной камеры в другую и постепенно выделять тепло в каждой камере. Следовательно, первая камера самая горячая, а последняя камера имеет самую низкую температуру.

Передний конец котла соединен с приемным коллектором короткой трубкой, а задний конец соединен с приемным коллектором длинной трубкой.Между коллекторами установлено несколько трубок. Концы труб в коллекторах расширяются или привариваются для обеспечения газонепроницаемого соединения. Эти трубки расположены зигзагообразно, так что большая площадь трубок подвергается воздействию горячих газов. Эти трубки наклонены вниз к заднему концу. Наклон трубок относительно горизонтали будет в пределах 5-15 °.

Коллектор бурового раствора предусмотрен в самом нижнем положении нижнего коллектора для сбора и удаления бурового раствора или любых других взвешенных примесей.Весь котел, за исключением топки, подвешен на стальной конструкции, так что котел может свободно расширяться или сжиматься без образования трещин в кирпичной кладке, которая окружает котел и топку. Кладка изнутри выложена огнеупорным кирпичом. Предусмотренные двери открывают доступ для очистки, осмотра и ремонта. Поставляемые демпферы используются для регулирования тяги.

Котел оснащен различными креплениями, а именно предохранительным клапаном, паровым запорным клапаном, манометром, индикатором уровня воды, плавкой пробкой, обратным клапаном подачи, продувочным клапаном и т. Д.Этот котел также оснащен пароперегревателем, как показано на рис. 11.10.

Конструкция котла с гнутой трубой из стерлингового сплава:

Это —

(а) Водяная трубка,

(б) Многобарабанный и

(c) Котел с внешним обогревом.

Котел в основном состоит из —

(i) Паровой барабан A.

(ii) Бочка для воды / Бочка для грязи B.

(iii) Нижние коллекторы C и D.

(iv) Связка трубок и

(iv) Горелки.

Паровой барабан A и водяной барабан B соединены несколькими трубками. Концы трубок загнуты так, чтобы их можно было присоединить к барабанам в радиальном направлении, как показано на рис. 11.11. Концы трубок в барабанах расширены для обеспечения газонепроницаемого соединения. Барабан с водой соединен с водосборниками C и D, как показано на рис. 11.11, с помощью 2 труб на каждом конце (передний и задний конец). Верхний паровой барабан соединен с нижними коллекторами посредством ряда труб с каждой стороны.

Жидкое топливо, такое как L.D.O. (Легкое дизельное топливо) можно использовать в качестве топлива, и горелки предусмотрены в передней части. Котел подвешен над стальной конструкцией. Стальная конструкция окружена красной кирпичной кладкой и облицована изнутри огнеупорным кирпичом.

E — дверцы, которые открывают доступ внутрь камеры сгорания для осмотра и ремонта. F — перегородки, разделяющие камеру сгорания на 3 отдельные камеры (I, II и III).Эти 3 камеры соединены таким образом, что горячие газы могут течь из камеры I в камеру III, они проходят через экономайзер и, наконец, выбрасываются через дымоход. Вода в трубах будет поглощать тепло в каждой камере, поэтому температура дымовых газов будет снижаться к заднему концу.

Котел имеет различные крепления, а именно:

(a) Пружинные предохранительные клапаны

(б) Манометры

(в) Термометры

(d) Указатели уровня воды

(e) Обратный клапан подачи.

(f) Запорный клапан пара,

(g) Продувочный клапан.

Также в контур котла подключаются пароперегреватель и экономайзер.

Вода будет перекачиваться центробежным многоступенчатым питающим насосом. Сначала вода поступает в нижний коллектор экономайзера и, поднимаясь по трубам, восстанавливает часть тепла дымовых газов и нагревается. Затем горячая вода собирается в верхний коллектор экономайзера и оттуда поступает в верхний барабан.

Вода заливается в барабан до заданного уровня, так что трубы, водяной барабан, коллекторы и вертикальные трубы заливаются водой.

Мы знаем, что I-камера имеет самую высокую температуру, II-камера имеет среднюю горячую температуру, а III-камера имеет самую низкую температуру. Таким образом, из-за этой разницы в температуре создается разница в плотности воды, и вода поднимается от водяного барабана к паровому барабану. Когда вода поднимается, часть воды превращается в пар.Затем вода и пар поступают в паровой барабан А. В этом барабане пар накапливается в паровом пространстве и вода, которая не превратилась в пар; стекает в нижние коллекторы по вертикальным трубкам, а из нижних коллекторов вода поступает в водяной барабан, и снова цикл повторяется.

Пар, образующийся таким образом, будет влажным, чтобы получить перегретый пар, его заставляют проходить через перегреватель, а затем он используется для выработки электроэнергии.

Эволюция дизайна и обслуживания котлов

Коммерческие котлы раннего производства были по сути «чайниками.Под закрытым сосудом, наполненным водой, разводили костер, из «носика» вытягивал пар. Эти котлы для чайников приводили в действие первые паровозы. Многие другие отрасли промышленности, особенно лесозаготовительная промышленность, использовали этот тип котла для производства пара. Они были подожжены всем, что могло бы гореть, уголь и дрова были основными источниками тепла. Эти котлы были в значительной степени ограничены размещением на открытом воздухе.

Промышленная революция ускорила превращение котлов в жаротрубные котлы, и они стали стандартной конструкцией на протяжении более 50 лет.Производители котлов производили вертикальные жаротрубные котлы всех размеров и в некоторых вариациях, но все они имели одинаковую базовую конструкцию, как показано на рис. 1 .

Рисунок 1.

Водонагреватели, используемые для непитьевой воды, также назывались и до сих пор называются бойлерами, даже если они не могут кипятить воду и генерировать пар. Аналогичной конструкции был и водогрейный котел.

По мере разработки новых материалов, топлива, систем управления и улучшенных производственных процессов, основные конструкции котлов были изменены.

В настоящее время на рынке преобладают три типа котлов: жаротрубные котлы, водотрубные котлы и чугунные секционные котлы. (Есть и другие, например, стальные бескамерные и электрические котлы, но они составляют очень небольшую долю рынка котлов.)

Три доминирующих типа подразделяются на классификации, такие как «Scotch Marine», «Горизонтально-возвратная-трубчатая», «Изогнутая труба» и т. Д., Но основная конструкция каждого типа остается неизменной. Рисунок 2 показывает эти типичные конструкции.Все может быть построено и укомплектовано как паровые или водогрейные котлы.

Рисунок 2.

Многие компании получают доход от того, что котлы выходят из строя. Некоторые котлы все еще могут быть сделаны некачественно, но большинство котлов имеют хорошее качество и сделаны хорошо. К сожалению, условия, в которых работают многие котлы, не идеальны. Отказы, которые вызывают ремонт и замену котлов, в большинстве случаев связаны с плохим обслуживанием и неблагоприятными условиями эксплуатации.Основными причинами выхода котла из строя являются:

1. Подача сырой воды

2. Быстрое изменение рабочей температуры котла

3. Слишком низкая температура дымовых газов

(Мы не говорим о неисправностях горелки или управления. Только о самом котле.)

Гидравлическая система с горячей водой — это «закрытая система», по крайней мере, так должно быть. Система становится «открытой», когда в системе возникают утечки или расширительный бак забивается водой, в результате чего предохранительный клапан открывается каждый раз при повышении температуры системы, вытесняя расширенную воду.Чтобы восполнить потерю воды, открывается подающий клапан и подает «сырую» воду в систему. Даже в небольших количествах сырая вода вызывает проблемы. Природа этих проблем зависит от качества сырой питательной воды. Если исходная вода является «мягкой» водой, она будет иметь высокую проводимость, высокое содержание кислорода и низкое значение pH. Мягкая вода повредит металлические поверхности котла, трубопроводов и излучение. Происходит коррозия, и частицы твердого материала разносятся по системе. Взвешенные твердые частицы всегда выпадают в месте с наименьшей скоростью, которым обычно является котел.В котле будет накапливаться шлам. Шлам отрицательно влияет на чугунные и водотрубные котлы. Ил оседает в самой нижней части котла, которая является самой интенсивно горящей поверхностью всего котла. Накопление шлама в этих критических точках препятствует надлежащей передаче тепла воде и приводит к трещинам в секциях и разрушению труб. В случае жаротрубного котла шлам оседает в барабане, который не сжигается и не причиняется никакого вреда.

Если поступающая вода является «жесткой» водой, эффекты несколько иные.Накипеобразующие минералы осаждаются и накапливаются на самых горячих поверхностях. Накопление окалины толщиной всего 1/16 дюйма значительно снижает теплопередачу. Результатом использования «жесткой воды» являются трещины в чугунных котлах и прогоревшие трубы в водяных и жаротрубных котлах.

Паровые котлы с потерями конденсата, особенно технологические котлы с большими потерями конденсата, некоторые даже без возврата в котел, должны иметь системы очистки подпиточной воды, которые предназначены для добавления химикатов в подпиточную воду для поддержания определенного уровня pH. обычно между 7.5 и 8,5 pH, слабощелочной. Другие устройства могут использоваться для «очистки» подпиточной воды перед ее впрыском в котел.

Когда подпиточная вода превышает 25% от общего объема подачи, также необходим деаэратор для удаления кислорода и углекислого газа из воды. Они вызывают коррозию. Когда подпиточная вода превышает 50% подачи, необходимо предварительно подогреть подпиточную воду. Предварительный нагрев обычно можно выполнить с помощью деаэратора. Обычно отработанный пар используется для предварительного нагрева питательной воды до 200–210 ° F.Быстрая подача холодной воды в паровой или водонагреватель приведет к повреждению котла. Системы должны быть спроектированы так, чтобы предотвратить попадание холодной воды, чтобы предотвратить «шок» котла. Быстрое охлаждение котла во многих отношениях пагубно. В случае чугунных котлов он создает механическое напряжение из-за разного расширения смачиваемых секций, вызывая трещины в секциях. В водотрубных и жаротрубных котлах различное расширение труб приводит к их вытягиванию и утечкам.Холодная вода также может вызвать конденсацию продуктов сгорания на поверхностях, подверженных воздействию холодной воды и дымовых газов. Это вызывает коррозию металлов на дымоходе котла.

Шокирование водогрейного котла происходит чаще, чем многие думают. Обычно это происходит из-за плохой конструкции системы, неправильной установки или вмешательства в систему управления после установки. Фактически, это настолько распространено, что Американская газовая ассоциация (AGA) требует, чтобы следующее заявление было включено в инструкции для каждого газового котла с печатью одобрения AGA.

«Котлы должны сопровождаться подробными печатными инструкциями, в которых должно быть указано и проиллюстрировано, что котлы при использовании вместе с холодильными системами должны быть установлены таким образом, чтобы охлаждающая среда подавалась параллельно с отопительным котлом с соответствующими клапанами для предотвращения попадания охлажденной среды. отопительный котел ».

Хотя вышесказанное, очевидно, относится к системам отопления и охлаждения с охладителем, далее в заявлении рассматривается любая ситуация, когда холодная вода может циркулировать через бойлер.

С годами котлы становились все меньше и меньше в зависимости от их номинальных характеристик — особенно водогрейные котлы, но даже паровые котлы. Следовательно, они содержат меньше воды. Усовершенствованные горелки, поверхности с улучшенной теплоотдачей и быстрое реагирование на управление сделали возможным проектировать котлы меньшего размера и сохранять номинальную мощность. Конечно, стоимость тоже была движущим фактором. Снижение содержания воды имеет свои преимущества.

Большое количество воды в бойлере заставляет его медленно реагировать на запросы системы.Время разогрева может быть долгим. Часто это приводит к тому, что котел постоянно остается горячим в ожидании запроса системы. Эти периоды ожидания могут потребовать больших затрат топлива. Низкая скорость изменения температуры или давления была необходима с доступными в то время средствами управления. Органы управления действовали медленно, менее отзывчиво, чем сегодня. Теперь системы управления быстро реагируют на изменения, благодаря чему котел с низким содержанием воды работает так же плавно, как и раньше.

Как уже отмечалось, одна из основных причин образования отложений в водогрейных котлах связана с низкой скоростью в котле.Если в котле можно поддерживать более высокую скорость, частицы, образующие шлам, не будут выпадать в котел. Это было хорошо известно, но было непрактично перекачивать много воды в котел по двум причинам. Для перемещения огромного количества воды потребуется огромный и дорогой насос. Электроэнергия для работы такого насоса увеличила бы расходы. Другие системные проблемы могут возникнуть из-за «перекачки» для увеличения скорости в котле.

Например, горизонтальный водотрубный котел с подачей 1 000 000 БТЕ / час, содержащий 41 галлон воды, обычно имеет расчетную скорость системы 4 фута в секунду, что является обычным расчетным значением.Это приведет к тому, что скорость в котле составит всего 0,145 фут / сек. Чтобы увеличить скорость в котле до 4 футов в секунду, насосу необходимо будет двигаться примерно на 2350 галлонов в минуту. Для этого потребуется 30 л.с. насос с входом и выходом 10 дюймов. Такой насос будет стоить около 3500 долларов! (Еще хуже, если котел является чугунным секционным или жаротрубным котлом.) Современный водогрейный котел на 1 000 000 БТЕ / час может содержать всего два с половиной галлона воды. Использование такого бойлера в той же системе без разницы в насосе, используемом для низкоскоростного бойлера с высоким содержанием воды, приводит к скорости 7 футов в секунду в бойлере с низким содержанием воды.

Водогрейные котлы с низким содержанием воды являются более безопасными котлами. Котлы время от времени убегают и взрываются. Правда, два или более предохранительных устройства должны выйти из строя одновременно, но это случается. Когда это происходит, разрушение прямо пропорционально количеству воды в котле. Подумайте, что происходит, когда взрывается бытовой водонагреватель емкостью 30 галлонов с низким тепловложением. Опасность заключается в энергии, хранящейся в воде, а не в подводимой температуре!

Если бы наш котел с 41 галлоном воды взорвался при давлении 500 фунтов на квадратный дюйм, это было бы эквивалентно взрыву 25 фунтов динамита — внеплановый перенос котла на стоянку вашего соседа! Сила взрыва связана с количеством воды, которая может внезапно превратиться в пар.

В процессе передачи тепла от горячих газов к воде в бойлере встречаются два препятствия для теплового потока: газовая пленка со стороны камина и пленка жидкости со стороны воды. Вода имеет тенденцию образовывать застойную жидкую пленку, которая прилипает к металлическим поверхностям. Эта пленка действует как изолятор. Высокая скорость помогает удалить эту пленку, и передача тепла воде значительно улучшается. Улучшение может достигать 4-10 раз на квадратный фут поверхности.

Не так давно котельщики делали только котел; то есть «мокрая» часть.Другие предоставили топку, горелки, отделку, элементы управления и т. Д. Покупатель котла использовал квадратные футы поверхности нагрева на мощность котла в лошадиных силах как средство сравнения того, что сделал один котелщик с другим. Покупатели считали, что чем больше площадь поверхности у котла, тем лучше он должен быть. Покупатель купил как можно больше квадратных футов необходимого размера, которые он мог получить за свои деньги. Затем к котлу были добавлены горелка, элементы управления, затвор и т. Д., И он был разожжен. В некоторых случаях возникали серьезные проблемы из-за несоответствия компонентов.

Практика покупки площади поверхности привела к мысли, что чем больше площадь поверхности у котла, тем больше тепла он будет извлекать из пламени и быть более эффективным. Меньше тепла будет потрачено впустую через вентиляционную систему. Это правда, насколько это возможно. При прочих равных условиях увеличение площади теплопередачи к котлу снизит температуру дымовых газов, повысив эффективность. Однако слишком сильное снижение температуры дымовых газов может быть опасным. Котел может быть слишком эффективным.

Дымовые газы должны выходить из котла с достаточным количеством тепла для выполнения двух жизненно важных функций; держите столб газа в вентиляционном отверстии или дымоходе достаточно горячим, чтобы поддерживать хорошую тягу и компенсировать потери тепла вентиляционными системами. Если дымовые газы не имеют достаточно тепла для выполнения обеих этих задач, в самую холодную погоду продукты сгорания будут выливаться обратно в котельную. Эта утечка снизит содержание кислорода в воздухе для горения, что приведет к сгоранию, обогащенному топливом, с образованием избытка CO .

Предупреждение: CO (окись углерода) — бесцветный газ без запаха. Продолжительное воздействие высоких концентраций приведет к смерти!

Кроме того, дымовые продукты содержат большое количество влаги. Дымовые газы должны быть достаточно горячими, чтобы температура в вентиляционной системе и котле оставалась выше точки росы, в противном случае в вентиляционной системе будет конденсироваться влага. Этот конденсат является кислотным и вызывает коррозию. Дымовые газы для газового котла обычно должны находиться в диапазоне от 305 до 410 ° ° F выше температуры окружающей среды.Эффективность сгорания около 80% — это верхний предел для безопасной работы.

Примечание: В последнее время на рынке появились конденсационные котлы, эффективность которых достигает 90%. Сомнительно, чтобы температура дымовых газов могла быть ниже температуры воды в котле, даже конденсационном котле. Следовательно, эти сверхвысокие показатели эффективности являются подозрительными, если только температура котловой воды не очень низкая.

Современный «блочный» котел практически устранил несовпадение котлов с горелками.Комбинированные котлы поставляются с горелками, регулировкой, регуляторами и т. Д. Очень большие котлы, которые строятся на месте, обычно очень хорошо спроектированы. Если в настоящее время встречаются низкие температуры дымовых газов, это обычно связано с вмешательством в полевых условиях, например снижением номинальных характеристик горелки в попытке сэкономить топливо или изменениями в системе вентиляции.

Правильно подобранный, установленный и обслуживаемый котел прослужит более 25 лет. Нет ничего необычного в том, что после 50 лет эксплуатации котлы все еще находятся в удовлетворительном состоянии.

Итого:

• При выборе размера нового котла, парового или водогрейного, подберите котел в соответствии с нагрузкой и добавьте 10% запас прочности.
• Для водогрейных котлов в закрытых системах выполните рекомендуемые процедуры первоначального запуска. Держите систему закрытой. Своевременно устраняйте все утечки и залитые расширительные бачки. Избегайте попадания в систему сырой воды. Не сливайте и не наполняйте систему без надобности! Если для ремонта необходимо слить воду из системы, выполните процедуры запуска после повторного заполнения системы.
• Если используется система с охлажденной водой, убедитесь, что холодная вода не может попасть в котел.
• Паровые котлы с потерями конденсата должны иметь подпиточную воду , обработанную и предварительно подогретую , если потеряно большое количество конденсата.
• Паровые котлы необходимо периодически останавливать, осушать и очищать влажную сторону от шлама и накипи. Даже с обработанной подпиточной водой и предварительным нагревом паровые котлы нуждаются в периодической очистке. Это зависит от использования, частоты продувки и качества подпиточной воды.

Проектирование котла | Энергетические котлы: руководство к разделу I Кодекса ASME по котлам и сосудам под давлением, второе издание | Электронные книги Gateway

В предисловии к Разделу I говорится, что цель правил — обеспечить разумную защиту жизни и имущества и обеспечить запас на случай ухудшения качества обслуживания, чтобы обеспечить достаточно длительный безопасный период полезности. Как долго длится этот период? Есть много котлов 40-летней давности, которые до сих пор хорошо служат, и иногда 40 лет указывается как ожидаемый срок службы котла, конечно, при условии, что он поддерживается должным образом.Однако в Разделе I не дается явного указания на то, что составляет разумно долгий срок службы. Иногда критерии, используемые для определения допустимых расчетных напряжений при повышенной температуре, ошибочно предполагают ограниченный расчетный срок службы, составляющий всего 100 000 часов (около 14 лет, если котел находится в эксплуатации 80% времени). Эти критерии приведены в параграфах 1–100 (b) Приложения 1 к Разделу II, Части D, из которого взята следующая выдержка:

При температурах в диапазоне, в котором сопротивление ползучести и разрывному напряжению определяет выбор напряжений, Максимально допустимое значение напряжения для всех материалов установлено Комитетом и не должно превышать самое низкое из следующих значений:

(1) 100% среднего напряжения для получения скорости ползучести, равной 0.01% / 1000 час.

(2) 67% среднего напряжения, вызывающего разрыв в конце 100000 часов.

(3) 80% минимального напряжения, вызывающего разрыв в конце 100000 часов.

Обычно определяющим критерием является второе, 67% среднего напряжения, вызывающее разрыв из-за ползучести в конце 100 000 часов эксплуатации. Обратите внимание, что это напряжение не является тем, которое может вызвать разрыв из-за ползучести после 100 000 часов эксплуатации; это только 67% этого стресса. Ползучая жизнь (т.е. время, необходимое для разрушения при ползучести при эксплуатации при повышенных температурах) является сложной нелинейной функцией напряжения и температуры. Путем экспериментов и анализа была установлена ​​взаимосвязь между температурой, напряжением и временем до разрушения при ползучести, которая была построена в виде серии кривых разрушения при ползучести. Это кривые зависимости логарифмического напряжения от логарифмического времени с температурой в качестве параметра. При таком построении «кривые» представляют собой почти прямые линии.

15 основных шагов при проектировании котла. Проектирование котла — это процесс… | by Meee Services

Проектирование котла — это процесс проектирования котлов, используемых для различных целей.Основная функция котла — нагрев воды для производства пара. Произведенный пар можно использовать для различных целей, включая обогрев помещений, стерилизацию, сушку, увлажнение и выработку электроэнергии. Температура или условия пара, необходимые для этих применений, различаются, поэтому дизайн котла меняется соответственно.

Принадлежности и крепления — это устройства, которые составляют неотъемлемую часть котла, но не устанавливаются на нем. К ним относятся экономайзеры, пароперегреватели, питающие насосы и воздухоподогреватели.Принадлежности помогают эффективно управлять котлом и управлять им. Некоторые стандартные крепления включают:

• Обратный клапан подачи — регулирует поток воды в котел и предотвращает обратный поток воды в случае отказа питательного насоса.
• Запорный вентиль для пара — регулирует поток пара, производимого в котле, в паровую трубу, а также может использоваться для прекращения подачи пара из котла
• Плавкая пробка — устанавливается на самом нижнем уровне воды и выше камера сгорания, ее функция — тушить огонь, как только уровень воды в корпусе котла упадет ниже определенного отмеченного уровня.
• Выпускной кран — через регулярные промежутки времени удаляет воду из корпуса для удаления различных загрязнений, которые могут осесть на дне корпуса.
• Предохранительные клапаны — автоматически предотвращают превышение безопасного уровня давления пара
• Индикаторы уровня воды — показывают уровень воды в кожухе

Каковы основные этапы проектирования котла

На основе вышеупомянутого определения котла и определяя аксессуары и крепления котельной системы, мы можем теперь обсудить физические и механические принципы, с которыми котел компилируется в процессе своего функционирования.
Обычно котел конструируется в соответствии с требованиями пользователя. Поэтому проектирование котла начинается с основных технических характеристик, заявленных пользователем или заказчиком.
Предварительные спецификации заказчика обычно содержат следующие элементы:

1. Проницаемость пара — максимальная продолжительная мощность (MCR)
2. Давление пара
3. Температура пара
4. Диапазон нагрузок (диапазон нагрузки котла)
5. Топливо

Часто начинается базовая конструкция всего с этими четырьмя или пятью параметрами и продолжает расширяться до более мелких деталей по мере того, как дальнейшие детали работы; Обсуждаются и определяются специфические для сайта требованияДля оптимальной конструкции котельной системы рекомендуется предпринять следующие шаги, чтобы обеспечить надежную и долговечную конструкцию котла.
Вот основные этапы проектирования котла:

Расчет котла Тепловая нагрузка

• Используя требуемые параметры пара, рассчитайте энтальпию пара, который должен быть произведен.
• Умножив энтальпию на номинальное паропроизводство, получить общую теплотворную способность пара при номинальном пропаривании (тепловая нагрузка котла)
• Тепловая нагрузка котла выражается в MKCal / час или МВт или HP

Расчет тепловой нагрузки горелки и мощности сжигания топлива
фактически, тепловая нагрузка горелки определяется номинальной энтальпией пара при MCR, деленной на КПД котла

• С предполагаемым значением КПД котла рассчитайте тепловую нагрузку горелки
• Зная NCV топлива, рассчитайте скорость сжигания топлива MCR при MCR

Крепежная печь геометрия

• Выберите горелку (и), подходящую для расчетного расхода топлива
• По размеру горелки и зазору пламени требований, настройте геометрию передней стенки

Расчет необходимого объема печи

Расчет необходимого FEGT

• FEGT (Температура газа на выходе из печи) имеет прямое влияние на теплоту, доступную для перегревателя
• Дымоход температура газа, поступающего в пароперегреватель, определяется по заданной конечной температуре пара, т.е.е. степень перегрева

Расчет необходимого EPRS

• EPRS (Эффективная проецируемая лучистая поверхность) — это лучистая поверхность, доступная для приема тепла от дымовых газов
• Рассчитывается из требуемого значения FEGT
• EPRS — это поверхность печных труб, непосредственно подвергающаяся воздействию излучения, плюс поверхность, образованная мембранными полосами / ребрами
• Это определяет количество труб, необходимых в секции печи

Конфигурация морозильной печи

• Горелка с EPRS Требования к огнестойкости и размеры передней стенки.Рассчитайте глубину печи и настройте печь.

Расчет поверхности конвекционной батареи

• Это выполняется с использованием FEGT и поглощения тепла, необходимого для производства пара, затем необходимо рассчитать поверхность теплопередачи, требуемую в группе котлов, а затем, используя это, чтобы вычислить количество трубы, необходимые в генераторном банке

Выбор Паровой барабан
Позвольте мне подробнее рассказать о размере парового барабана, который определяется следующими факторами:

• Производительность котла по пропарке при MCR
• Коэффициент циркуляции
• Ожидаемая нагрузка колебания
• Оборудование для разделения пара и воды (в паровом барабане)
• Количество труб генераторной батареи, входящих в паровой барабан (для эффективности связки)

Расчет поверхности экономайзера

• Рассчитайте минимальную температуру дымовых газов, необходимую для предотвращения точки росы коррозия
• Это сильно влияет на содержание серы т в топливе
• Чем выше содержание серы, тем выше требуемая температура дымовых газов в дымовой трубе
• Исходя из температуры дымовых газов на входе в экономайзер и желаемой температуры дымовой трубы, рассчитайте поверхность экономайзера

Расчет мощности вентилятора FD / ID

• Исходя из мощности сжигания топлива MCR и потребности в избыточном воздухе горелки, рассчитать необходимый расход воздуха
• Из технического паспорта горелки и конфигурации воздуховода рассчитать напор вентилятора FD
• Из падения давления на стороне дымовых газов, температуры газа и общего веса газа рассчитать ID мощность вентилятора и размер вентилятора

Расчет высоты стопки

• Высота стопки рассчитывается на основе следующих критериев:
• Масса SO2, выделяемого из дымовой трубы при работе 6MCR
• Естественная тяга, учитываемая при расчете нагрузки на внутренний диаметр вентилятора
• Регламент рассеивания загрязняющих веществ (население вокруг котельной)
90 015

Крепления и арматура котла для тренировок

• Определите количество, расположение и мощность предохранительных клапанов в паровых и водяных контурах (соблюдайте применимые правила)
• Определите размеры прямых указателей уровня воды (соблюдайте применимые правила)
• На основе расхода топлива MCR и потребности в избыточном воздухе горелки рассчитать необходимый расход воздуха
• Рассчитать ожидаемое тепловое расширение в различных местах и ​​разработать чертеж теплового расширения

Выполнение расчетов анализа напряжений для настроенного котла

• Расчет анализа напряжений выявляет картину напряжений для каждой детали, работающей под давлением
• Перед началом производства / сборки котла необходимо подготовить полный расчет анализа напряжений при номинальной температуре и давлении и получить одобрение законодательного органа.

Разработка безопасности защита Система n (PLC) и система управления (DCS) настроенного котла

• Следуйте рекомендациям NFPA-85 для BMS
• Соблюдайте стандарты разработчика для контуров управления

Преимущества современной конструкции котла

Каковы преимущества современного котла дизайн? Чтобы ответить на этот важный вопрос, мы должны знать, что современная конструкция котла дает несколько преимуществ.В прошлом неправильная конструкция котлов приводила к взрывам, которые приводили к человеческим жертвам и материальному ущербу. Современные дизайны пытаются избежать подобных неудач. Кроме того, с помощью математического моделирования можно определить, сколько места потребуется котлу и какие материалы будут использоваться. Когда проектные характеристики котла определены, инженеры-проектировщики могут оценить стоимость и график строительства.

Как спроектировать котел? Во-первых, мы должны знать, что это может быть основано на:

• Производство максимального количества пара при минимальном расходе топлива
• Экономическая целесообразность установки
• Минимальное внимание оператора, необходимое во время работы
• Возможность быстрого запуска
• Соответствие правила техники безопасности
• Качество сырой воды: от того, насколько жесткая или мягкая вода, будет зависеть материал котла.
• Источник тепла — сжигаемое топливо и его зольные свойства или технологический материал, от которого требуется рекуперировать тепло.
• Требуемая мощность / паропроизводительность, обычно измеряется в тоннах в час или кг / с.
• Состояние пара — давление, температура и т. Д.
• Соображения безопасности
• Механические ограничения
• Ограничения по стоимости
• Денежные затраты
• При использовании любых процессов соединения необходимо учитывать предел прочности материала на разрыв.

(PDF) ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПАРОВОГО КОТЛА

Международный журнал текущих тенденций в области инженерии и исследований (IJCTER)

Том 02, выпуск 04; Апрель — 2016 [Интернет ISSN 2455–1392]

@ IJCTER-2016, Все права защищены 462

поверхность. Величина нагреваемой поверхности котла выражается в квадратных метрах. Чем больше площадь нагрева

у котла, тем он эффективнее.

В состав котельной установки входят:

1.Система питательной воды

2. Паровая система

3. Топливная система

Система питательной воды подает воду в котел и автоматически регулирует ее для удовлетворения потребности в паре

. Вода, подаваемая в котел, которая превращается в пар, называется питательной водой. Источниками питательной воды

являются:

1. Конденсат или конденсированный пар, возвращаемый из технологических процессов

2. Подпиточная вода, которая является сырой водой, которая должна поступать извне.

Паровая система собирает и регулирует пар, производимый в котле. Пар

направляется по системе трубопроводов к месту использования. Во всей системе давление пара регулируется с помощью клапанов

и проверяется манометрами. Топливная система включает в себя все оборудование, используемое для подачи топлива

для выработки необходимого тепла. Оборудование, необходимое в топливной системе, зависит от типа топлива, используемого в системе.

Котлы — это сосуды под давлением, предназначенные для нагрева воды или производства пара, которые затем могут быть использованы для отопления помещений и / или нагрева технической воды в здании. В большинстве коммерческих систем отопления зданий

источником тепла в котле является горелка, работающая на природном газе.Также можно использовать масляные горелки

и электрические резистивные нагреватели. Пар предпочтительнее горячего. вода в

некоторых областях применения, включая абсорбционное охлаждение, кухни, прачечные, стерилизаторы и оборудование с паровым приводом

. У котлов есть несколько сильных сторон, которые сделали их общей чертой зданий. Они

имеют долгий срок службы, могут достигать КПД до 95% или выше, обеспечивают эффективный метод обогрева здания

, а в случае паровых систем требуют небольшой перекачиваемой энергии или вообще не требуют ее.Однако затраты на топливо

могут быть значительными, требуется регулярное техническое обслуживание, а если техническое обслуживание откладывается, ремонт

может быть дорогостоящим. Руководство по строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию котлов предоставляется

, главным образом, ASME (Американское общество инженеров-механиков), которое производит следующие ресурсы

, Правила строительства отопительных котлов, Кодекс по котлам и сосудам высокого давления, Раздел IV. —

2007 Рекомендуемые правила ухода и эксплуатации отопительных котлов, котлов и сосудов под давлением

Кодекс

, раздел VII-2007 Котлы часто являются одними из крупнейших потребителей энергии в здании.Каждые

года котельная установка остается без обслуживания, стоимость котла может увеличиваться примерно на 10%. Таким образом, эксплуатация котла

и техническое обслуживание — это хорошее начало, когда вы ищете способы снизить потребление энергии и

сэкономить деньги.

Парогенератор или котел является неотъемлемой частью паровой машины, если

рассматривается как первичный двигатель. Однако его необходимо рассматривать отдельно, так как до некоторой степени различные типы генераторов

могут быть объединены с различными агрегатами двигателя.Котел включает в себя

топку или топку для сжигания топлива и выработки тепла. Вырабатываемое тепло передается

воде для производства пара в процессе кипения. При этом образуется насыщенный пар со скоростью

в зависимости от давления над кипящей водой.

No related posts.