Устройство котельной: состав газовой котельной и котельного оборудования

Состав котельного оборудования – сложный комплекс устройств, позволяющих производить тепловую энергию, распределять её и управлять. В него входят главные и дополнительные элементы, от видов и характеристик которых зависят эффективность и качество отопления. В статье рассмотрим состав газовой котельной, которая может использоваться для подачи тепла и нагретой воды в различные объекты: промышленные компании, строительные площадки, жилые здания, сельскохозяйственные предприятия.

Что представляет собой газовая котельная?

Это система, в которую входит одна энергетическая установка или несколько, а также вспомогательное оборудование. В отличие от отдельного котла, это совокупность различных устройств, которые располагаются в отдельном оборудованном помещении и вырабатывают тепловую энергию в ходе сжигания топлива. Роль последнего играет газ: природный, подаваемый через централизованный газопровод, либо сжиженный, поставляемый в баллонах.

Тепло передаётся теплоносителю.

Теплоноситель — это рабочая жидкость, чаще всего вода, которая, нагреваясь, циркулирует по трубам и направляется в зоны потребления, где осуществляется обогрев помещений. Иногда котельная, помимо теплогенерации, обеспечивает горячее водоснабжение (ГВС).

Устройство котельной бывает разным. По размещению и мобильности выделяют такие типы:

  • Стационарные. Тут газовое котельное оборудование располагается в помещении, находящемся в обогреваемом здании и запланированном ещё при проектировании. Особенности – полноценный фундамент, наличие капитальных стен. Площадь газовой котельной такого типа регламентируется.
  • Блочные, они же модульные или, как их чаще называют, блочно-модульные. Собираются в блоках-модулях в заводских условиях. Блочно-модульная котельная в готовом виде транспортируется до места установки, монтируется там и подключается. Также производителем выполняются пусконаладка и введение в эксплуатацию.

Как всё работает

Устройство работы котельной основано на сжигании газа. Процесс запускается после подачи на горелку топлива, направляемого из баллона, газопровода либо хранилища – газгольдера. Газ начинает гореть в специальной топочной камере, выделяется тепло. Оно нагревает теплоноситель – жидкость, которая постоянно циркулирует по системе, проходящей через теплообменный элемент котла.

Подогретая до необходимой температуры вода поступает в распределительный коллектор, откуда направляется в отопительные контуры, например, в водонагреватель (бойлер), радиаторы, трубы тёплого пола. По мере преодоления такого длинного пути рабочая среда постепенно остывает. Остывшая жидкость через обратную линию возвращается в котёл, где снова нагревается. Работа котельного оборудования осуществляется циклично, непрерывно.

Стабильное и постоянное функционирование обеспечивает основное и дополнительное техническое оборудование котельной. Оно поддерживает непрерывное движение теплоносителя, отслеживает температуру и регулирует её, управляет работой в автоматическом режиме, который зависит от заданных параметров и показаний датчиков. Когда в помещении ощущается холод из-за понижения температуры теплоносителя, включается горелка, запускается насос. Начинаются нагревание жидкости и её последующая циркуляция. Когда достигнуты нормальные установленные значения, система либо переходит в поддерживающий режим, либо выключается.

Образующиеся при горении продукты отводятся через дымоход. Топливо подаётся автоматически. При аварийных ситуациях типа утечек срабатывают защитные механизмы, которые немедленно перекрывают поступление газа. В крупных, мощных и производительных котельных применяется также оборудование для водоподготовки с целью её доведения до нужного качества, для выведения веществ, образующихся при сгорании, для нагнетания воздуха, необходимого для интенсивного горения.

Основные элементы системы

Котлы и котельное оборудование представляют собой многокомпонентную инженерную систему, в которую входят многочисленные элементы, связанные с другими коммуникациями дома. Особенности устройства газовой котельной зависят от её типа, необходимых характеристик. Например, модульная установка – это один блок-модуль или несколько. В них смонтированы технологическое оборудование, трубопровод, приборы для подсоединения к инженерным сетям.

Схема газовой котельной определяется используемым топливом, требующейся мощностью, назначением системы, особенностями обслуживаемого объекта и другими факторами.

Здание или блок-модуль

В состав котельной установки транспортабельного (модульного) типа обязательно включается здание в виде контейнерного модуля. Он представляет собой каркасную сварную конструкцию, имеющую единственный этаж и выполненную из негорючих материалов, обеспечивающих противопожарную защиту.

Устойчивость модуля достигается благодаря основанию в виде платформы. В качестве основ для стоек, прогонов и балок каркаса применяются стальные швеллеры. Функции стен выполняет обшивка из рифлёных металлических сэндвич-панелей. Крыша может быть с одним или двумя скатами. Наличие утеплителя даёт возможность круглогодичной эксплуатации, в том числе в зимний сезон.

Количество блоков и их габариты определяются с учётом необходимого показателя мощности. Если всё оборудование возможно уместить в один модуль, в нём рекомендовано предусмотреть один либо несколько дверных проёмов из стали либо окон из алюминия.

Котлы

Главное газоиспользующее оборудование котельной – это её котлы, которые вырабатывают тепло. Их классификация по рабочей среде предполагает деление на водогрейные и паровые. По расположению агрегаты бывают настенными и напольными. По исполнению они делятся на водотрубные и дымогарные. По количеству контуров их классифицируют на одно- и двухконтурные. Если за основной критерий брать энергоэффективность, то можно выделить два вида: конденсационные и конвекционные.

Все варианты имеют свои преимущества и недостатки, выбор осуществляется по назначению, необходимым рабочим параметрам. Устройство котла котельной определяется с учётом следующих факторов:

  • необходимая производительность каждого котла и всей системы;
  • требуемый КПД;
  • количество точек потребления;
  • стабильность работы как при интенсивной эксплуатации в отопительный сезон, так и с незначительными нагрузками в тёплое время года;
  • расстояние от котлов до конечного потребителя, в том числе гидравлические и геометрические потери напора до диктующей точки (самой удаленной и самой высокорасположенной);
  • химические свойства топлива;
  • степень автоматизации;
  • габариты корпуса;
  • прочность;
  • обслуживание: частота промывок и очисток, возможность их самостоятельного осуществления;
  • ремонтопригодность.

Горелки

Все газовые котлы для котельных оснащаются горелками, которые решают несколько задач: подготавливают топливо, соединяют его с кислородом, а также сжигают образованную горючую смесь. Горение происходит в камере, и в результате осуществляется нагревание теплоносителя.

При подборе горелки нужно учитывать объём камеры сгорания, необходимую мощность котла, тип регулирования интенсивности горения и его диапазон. Горелка может быть простой одноступенчатой, двухступенчатой с двумя режимами, плавно-двухступенчатой, функционирующей с заданными параметрами, а также модулируемой, обеспечивающей интервал мощности от минимальных 10% до 100.

Система теплообменников

С помощью теплообменника тепло передаётся от котла в отопительную или водопроводную систему. Также теплообменный элемент сокращает теплопотери. Наиболее востребованная разновидность – пластинчатый теплообменник. Но используются и другие модели – спиральные, витые.

Блок управления, системы автоматизации и сигнализации

Автоматизированную и безаварийную работу обеспечивают:

  • Блок управления, контролирующий процесс сжигания газа.
  • Система сигнализации: звуковая или световая. Она оповещает об изменениях температуры теплоносителя, его уровня и давления, о падении или полном исчезновении напряжения электросети, об утечках газа, о прочих сбоях и неполадках.
  • Пульт дистанционного управления для диспетчеризации. На него выводятся все параметры, что удобно, если обслуживающий персонал удалён от котельной и не присутствует в ней постоянно.

Если какое-то устройство вышло из строя, оно автоматически отключается и заменяется резервным. Все параметры при их выходе за пределы норм стабилизируются автоматически.

Трубы и арматура

Через трубы подаётся теплоноситель, который может поступать из централизованного водопровода или иного источника, к примеру, отдельного резервуара. Также трубопровод обеспечивает распределение рабочей среды по точкам потребления – бойлерам, радиаторам. Также должен предусматриваться и канализационный трубопровод, необходимый для планового или срочного, требующегося в аварийных ситуациях слива воды из системы, или иные решения сбора и отвода воды.

К арматуре относятся вспомогательные узлы и устройства, обеспечивающие безаварийную, стабильную, соответствующую требованиям работу. Арматурные элементы делятся на:

  • Запорные: краны, задвижки, вентили. Они отключают и включают котлы, их отдельные компоненты, участки сети или весь трубопровод.
  • Регулирующие. Это автоматические регуляторы, питательные и дроссельные клапаны, регулировочные вентили. Они регулируют расход рабочей среды, поддерживают нужное давление.
  • Контрольные. Это пробкоспускные краны, указатели уровня жидкости. Они позволяют отслеживать и контролировать важные параметры.
  • Предохранительные. Их функция – ограничение направления перемещения теплоносителя, его расхода, давления.

Вспомогательные составляющие

Вспомогательное оборудование котельной – это всё то, что напрямую не участвует в выработке энергии, но поддерживает бесперебойное, безопасное функционирование в заданном режиме, без аварийных ситуаций.

Группа безопасности

Газ относится к взрывоопасному, горючему топливу. Чтобы исключить его взрывы и возгорания, в устройство котельного оборудования внедряют такие элементы:

  • Предохранительные клапаны, которые при чрезмерном давлении сбрасывают жидкость и воздух.
  • Расширительный бак. Он также призван контролировать и стабилизировать давление теплоносителя. Когда жидкость при нагревании расширяется, её избыточный объём направляется в данный резервуар.
  • Газорегуляторные установки и пункты – ГРУ и ГРП, стабилизирующие давление газа и его расход, предупреждающие вероятные аварии.
  • Автоматический воздухоотводчик, стравливающий воздух из жидкой среды и сводящий к минимуму риски завоздушивания контура, образования воздушных карманов.
  • Газовый фильтр. Он задерживает грязь, песок, окалину, пыль и прочие примеси топлива, что сохраняет герметичность регулирующей и запорной арматуры, повышает уровень безопасности агрегата.

Контрольно-измерительные устройства

Устройство котельных помещений требует постоянного отслеживания важных физических  параметров топлива и теплоносителя. Для этих целей используются такие контрольно-измерительные приборы (КИП):

  • термометры, замеряющие температуру воды, газа;
  • счётчики и расходомеры для анализа потребления топлива;
  • манометры, показывающие давление жидкости;
  • напоромеры, измеряющие давление газа;
  • датчики тяги, отслеживающие уровень притока воздушной массы в топку.

Насосное оборудование

Насосы своевременно, с нужным давлением подают теплоноситель и обеспечивают его постоянную циркуляцию. Их конструкция и тип определяются по производительности, назначению, специфике котельной. Насосные установки снабжаются электрическим или паровым приводом, делятся на:

  • сетевые, поддерживающие движение теплоносителя;
  • питательные, подающие жидкость в котлы;
  • циркуляционные, поддерживающие заданный напор в системе;
  • подпиточные для подачи добавочной воды извне при уменьшении её объёма;
  • резервные (нужны не всегда).

Распределительный коллектор

Это гребёнка с многочисленными выводами для подсоединения всех точек потребления, то есть для распределения теплоносителя по отдельным ветвям системы. Коллектор обязателен в многоконтурных отопительных сетях, он позволяет контролировать параметры рабочей среды.

Система водоподготовки

Это комплекс различного водоочистного оборудования, который доводят исходную воду до требуемого качества (обессоливают, умягчают, убирают излишки железа, солей кальция и магния и прочее) с целью поддержания нормального состояния запорной арматуры, теплообменников и прочих устройств, которые могут выводиться из строя из-за примесей, содержащихся в теплоносителе.

Тягодутьевые устройства

Эти аппараты подводят воздушные потоки в топку (без них не будет горения), а также удаляют продукты сгорания газа путём их выведения наружу. К таким устройствам относят вентиляторы, дымососы.

Газоходы

Это комплекс труб и переходов, через которые удаляются газово-дымовые смеси и продукты горения топлива. Также через данную систему осуществляется нагнетание чистого воздуха извне.

Вентиляционная система и дымоход

Вентиляция в газовой котельной обязательна, и она бывает принудительной и естественной. Первая требуется при недостаточности притока кислорода через воздуховод, пространство под дверью, окна. Принудительное нагнетание воздуха выполняется вентиляторами.

Дымоход – это дымовая труба, через которую быстро выводятся все вещества, образующиеся при горении газа. Если мощность котла низкая (до 30 кВт), то дымоход можно проделать в стене. В ином случае он выводится через крышу.

Какие требования действуют?

Существующие требования к газовой котельной устанавливаются соответствующими документами. Это актуальные редакции государственных стандартов (ГОСТ) и сводов правил (СП).

Рассмотрим некоторые нормы для газовой котельной:

  1. Обязательно оснащение котельной газорегуляторными установками, располагающимися в самом здании, или выносными пунктами.
  2. Газоходы могут быть подземными или наземными (зависит от компоновки котла и гидрогеологических условий эксплуатации).
  3. Несущие конструкции и ограждения могут быть сборными железобетонными, металлическими, сделанными из глиняного кирпича, керамическими, пластиковыми.
  4. Размер газовой котельной в частном доме – не меньше 5 м2, минимум 8 м3 объёма (для маломощных котлов до 30 кВт), от 2,2 м высоты потолков.
  5. Объём газовой котельной в отдельном здании не может быть меньше 15 м3. Площадь – от 6 квадратных метров. Потолки имеют высоту от 2,5 м.

Частые вопросы

  • Что входит в состав газовой котельной? Это различные основные, вспомогательные элементы типа котлов, насосов, горелок, труб, арматуры, тягодутьевых устройств, дымохода, КИП.
  • Как работает оборудование газовой котельной? Принцип – выделение тепла, образующегося при горении газа и передающегося теплоносителю, который циркулирует по системе.
  • Какие требования предъявляются к установке котельного оборудования? Основные нормативы газовой котельной можно найти в СП 89.13330.2016. Тут прописаны правила, касающиеся проектирования, эксплуатации и обслуживания.
  • Как выбрать оптимальный размер и площадь для газовой котельной? Она зависит от состава установки, габаритов устройств. Площадь нежилого помещения в частном доме определяется по мощности котлов: до 30 кВт – от 7,5 м3, до 60 – не менее 13,5 м3. Если мощность в пределах 60-200 кВт, нужна отдельная комната не меньше 15 м3.

Заключение

Грамотно спроектированная котельная, включающая всё необходимое оборудование, позволяет эффективно отапливать любые объекты и при этом работает без сбоев, без аварийных ситуаций. Компания «Модульные котельные системы» предлагает установки разных типов, которые подбираются по характеристикам опытными специалистами и на 100% решают поставленные задачи.