Особенности проектирования крышных котельных с современными котлами с малым объемом воды

В настоящий момент, крышные котельные являются одним из наиболее перспективных типов организации теплоснабжения. Основным документом, определяющим правила проектирования крышных котельных, является СП 373.1325800.2018. В частности, в этом документе устанавливаются требования по эффективности, выбросам, уровню шума, массе, размерам, комплектности и разборности котлов. Крайне важным шагом при проектировании крышной котельной является поиск и выбор котельного оборудования, которое удовлетворяло бы всем этим требованиям. В полной мере им соответствуют только современные низкотемпературные и конденсационные котлы с малым объемом воды.

Котлы этого типа обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными жаротрубными котлами. Рассмотрим их на примере котлов ELCO.

Прежде всего, водотрубная конструкция этих котлов обеспечивает малый вес самого оборудования и малый объем воды в котле. Например, для котла  ELCO TRIGON XXL SE 1900 мощностью 1850 кВт нагрузочный вес с учетом веса воды равен 1,14 кг/кВт. Для сопоставимого по мощности жаротрубного котла этот параметр превышает 2,5 кг/кВт. Кроме этого, жаротрубные котлы имеют неразборную конструкцию теплообменника. С учетом того, что срок службы здания в любом случае превышает срок службы котлов, то уже на ранних этапах стоит задуматься о возможностях для замены оборудования. Большой вес и невозможность разборки на малогабаритные элементы делают замену жаротрубных котлов в крышной котельной крайне затруднительной – потребуется разборка котельной и грузоподъёмный кран для перемещения котлов. Напротив, малый вес и секционная конструкция, позволяющая разбирать на блоки даже теплообменник, обеспечивает простоту перемещения оборудования ELCO. Так же, малый вес позволяет устанавливать котлы ELCO на крыше без дополнительного усиления конструкции здания.

Другой особенностью котлов ELCO, важной для крышных котельных, является крайне низкий уровень шума, достигаемый, за счет использования модулируемой горелки с полным предварительным смешиванием газа и воздуха. Благодаря этому, котлы можно применять в крышных котельных без проведения каких-либо мероприятий для снижения акустических шумов. А для снижения конструкционных шумов на напольные котлы ELCO устанавливаются виброопоры, дополнительное снижение вибраций от котлов не требуется. Помимо этого, для этих котлов не требуется организация фундаментов-оснований. Однако, необходимо учитывать, что котлы являются не единственным источником шума и вибраций в котельной. В крышных котельных рекомендуется избегать жесткого крепления насосов к трубопроводам и конструкции здания – следует использовать виброопоры и виброкомпенсаторы. Распространенным решением для снижения уровня шума и нагрузки на перекрытие здания является перенос теплового пункта с крыши в подвальную часть здания.

Так же следует учитывать, что котлы ELCO имеют высокий остаточный напор дымовых газов, которого достаточно для преодоления сопротивления дымовой трубы. Поэтому, нет необходимости в наличии тяги в дымоходе. С учетом низкого уровня вредных выбросов от котлов ELCO, это позволяет устанавливать дымовые трубы простой конструкции и минимальной высоты. Стоит отметить, что в связи с низкой температурой дымовых газов в конденсационных котлах, рекомендуется применять дымовые трубы с теплоизоляцией. В противном случае может происходить излишнее образование конденсата и обмерзание дымовой трубы. По этой же причине на дымоходы конденсационных котлов не следует устанавливать зонты или дефлекторы.

Перечисленные особенности котлов ELCO позволяют существенно упростить процесс проектирования, снизив время на разработку проекта. В то же время, следует учитывать принципиальное отличие всех котлов с малым объемом воды от традиционных жаротрубных котлов - необходимость обеспечения требуемого расхода теплоносителя. При работе таких котлов с недостаточным расходом происходит закипание теплоносителя и перегрев поверхности теплообмена, что приводит к быстрому выходу котла из строя.

Для обеспечения номинального расхода теплоносителя при любом режиме работы рекомендуется использовать схему с гидравлическим разделителем. Применение правильно подобранного гидравлического разделителя позволяет гарантировать независимость расхода теплоносителя в котловом контуре от расхода в контуре системы. Альтернативным решением является применение пластинчатых теплообменников для полного разделения котлового контура и контура системы. Однако это решение приводит к существенному увеличению затрат из-за стоимости самих теплообменников, необходимости установки более мощных насосов и большего потребления электроэнергии на прокачку теплоносителя.

Устанавливать гидравлический разделитель можно горизонтально или вертикально, но вертикальное положение является предпочтительным, так как позволяет осуществлять более эффективное удаление воздуха и шлама. Для этого в верхней точке гидравлического разделителя устанавливается автоматический воздухоотводчик, а в нижней точке устанавливается кран. Центр гидравлического разделителя является идеальной точкой для установки расширительных баков. При этом, следует избегать установки одного бака на весь объем системы, так как, это может существенно усложнить процесс его обслуживания или замены. Рекомендуется установка не менее двух расширительных баков на суммарный объем. При подборе расширительных баков необходимо руководствоваться расчетным объемом системы. Использования методик, которые ориентируются на мощность котлов и рассчитаны на традиционные емкостные котлы, приводит к неоправданному увеличению объемов и стоимости расширительных баков.

При установке нескольких котлов в каскаде рекомендуется выбирать котлы одной модели, а для обеспечения равномерного расхода через все котлы следует использовать петлю Тихельмана. В независимости от числа котлов, необходимо устанавливать свой насос на каждый котел. Котловой насос должен быть подобран таким образом, чтобы при номинальном расходе теплоносителя обеспечить напор, достаточный для преодоления контура котел-гидравлический разделитель. Распространена ошибка, когда при подборе котловых насосов не учитывается достаточно высокое сопротивление обратных клапанов, в результате котлы работают с недостаточным расходом. Устанавливать котловой насос рекомендуется на обратной линии, это позволит повысить срок службы насоса за счет работы при более низких температурах, а также обеспечит более высокое давление в котле и снизит риск закипания, а обратные клапаны рекомендуется устанавливать на подающей линии.

Таким образом, современные низкотемпературные и конденсационные котлы с малым объемом воды имеют ряд особенностей, которые обязательно нужно учитывать при проектировании. В то же время, при грамотном подходе, их малый вес, компактные размеры, разборность и низкий уровень шума делают эти котлы идеальным источником тепла для крышных котельных.