Сегодня в рамках этой статьи, мы расскажем про уникальные гидронные котлы 21 века, и как удалось улучшить, пришедшее к нам из США изобретение в сфере котлостроения, а именно применение оребренной трубы в скоростных теплообменниках.
Среди многих заводов-изготовителей котельного оборудования сейчас наблюдается застой. Котлы производятся по инерции, конструктив и функционал не меняется и не улучшается десятки лет. Развитие является необходимой составляющей нашей жизни. Развиваться должны не только люди, смартфоны, гаджеты - но и узкоспециализированное котельное оборудование.
Долгое время на рынке России самыми престижными были котлы с чугунными секционными теплообменниками. Производителей было много, особенно зарубежных. Ограничений на импорт не было и в страну ввозили котлы достаточно большими объемами. Одним из наиболее известных Российских заводов-изготовителей чугунных котлов был Кировский завод, который находится в Калужской области. Он специализировался на выпуске твердотопливных и газовых котлов котлов КЧМ-5-К, КЧМ-7 Гном, Универсал-6, Универсал-РТ. По некоторым данным примерно каждый десятый дом на территории России был оборудован котлом КЧМ. Первоначально котлы работали на дровах и угле, а потом, после начала масштабной газификации в стране, разработали атмосферную инжекционную газовую горелку и котлы стало возможно перевести на природный газ.
Наша основная гордость - уличные котлы на базе ARS
В это же время на территории РФ набирали популярность иностранные бренды, такие как Viessmann, Protherm, De Dietrich. Следом за ними подтянулись Kentatsu, Baxi и другие всем известные производители.
Но сейчас, когда Россия находится под санкциями, поток котлов иностранного производства резко сократился. Котлы ввозят по сложным схемам и в очень малом количестве. За счет этого цена на импортные чугунные котлы стала неоправданно высокой, это поняли отечественные производители и быстро выпустили на рынок несколько новых Российских моделей котлов с чугунными теплообменниками. Но здесь кроется очень интересная хитрость. У всех российских производителей чугунных котлов один и тот же (отечественный) теплообменник, который отливается на европейской линии литья раскалённого чугуна под давлением в форму для нужд заводов по всей России. Производство базируется в г. Четра. Получается, что котлы отличаются только названием, дизайном и ценой, речь про котлы чугунные КОВ от завода ОАО - Боринское, чугунные Титан Z,M от завода ГазТехПром, Изнаир-Ч от завода ГазИнтерм и ОЧАГ-EN от завода СервисГаз. Разные снаружи - но одинаковые внутри!!!
В отоплении всё придумано? Нет! Смотрим вот это новое решение.
Большинство людей на сегодняшний день считают, что надежнее чем чугунный секционный теплообменник ничего нет. Кажется, что в сфере отопления уже всё придумано и нет способов значительно улучшить отопительное оборудование. Но с приходом современных технологий, разработки 50-х годов XX века, дают новый импульс развитию водогрейных газовых напольных котлов в России. Таким образом на рынке отопительного оборудования появился новый особый класс – отопительные водогрейные газовые котлы с гидронными теплообменниками. По сравнению с чугунными котлами, гидронные имеют ряд преимуществ, но у чугунных котлов оставался свой плюс – секционность конструкции. Благодаря этой особенности, чугунные котлы можно ремонтировать и обслуживать, разбирая теплообменник на секции для очистки. Появляется возможность выполнить ремонт заменив только одну неисправную секцию в теплообменнике. Однако, конструкция теплообменника гидронного котла оказалась настолько удачной, что один из производителей этих котлов смог внедрить и запатентовать модульную (секционную) конструкцию. Таким образом, производя теплообменник из стали, удалось по всем параметрам, кроме гидравлического сопротивления, улучшить показатели по сравнению с теплообменником из чугуна.
Рассмотрим подробнее процесс выполнения ремонта секционного котла. Учитывая вес чугунного теплообменника и способ крепления секций между собой - очень сложно произвести ремонт без привлечения квалифицированного персонала со спец инструментом. Каждая секция в таком котле собирается на конусообразный ниппель, на котором отсутствует резьба, как думают многие. Внешняя поверхность ниппеля абсолютно гладкая, а за счёт конусной конструкции в обе стороны достигается герметичность и надежность соединения секций. Из-за высокоточной подгонки деталей в импортных котлах, часто выходит так, что они не требуют установки между секциями дополнительных прокладок или асбестового шнура в отличии от котлов серии КЧМ, где асбестовая прокладка обязательна. Качественная сборка пакета возможна при правильной запрессовке секций между собой на профессиональном оборудовании в заводских условиях на производстве. А при ремонте таких теплообменников после монтажа у потребителя отремонтировать быстро и качественно чугунный котел очень сложно. Эта проблема была учтена при разработке конструкции соединения секций в гидронном теплообменнике. Была создана система соединения секций без использования спец. инструмента и персонала высокой квалификации. Запатентованная система крепежных элементов с разъемным фланцевым соединением и двумя полухомутами позволяет легко и быстро выполнять ремонт и обслуживание гидронных котлов серии LUTEX AR-S.
Вторым, не мало важным параметром является водяной объем котла. Чем больше водяной объём теплоносителя в аппарате для производства тепла, тем больше времени требуется для прогрева и большее количество конденсата успевает образоваться при холодном пуске системы. А еще, этот параметр влияет на взрывобезопасность всей котельной. В период межсезонья, когда надо часто включать и выключать котел, затраты топлива на многократный прогрев самого котла могут составить большую часть от общих затрат на отопление здания. Из этого следует вывод - что чем меньше водяной объем котла, тем лучше. Инерционность системы меньше, здание прогревается быстрее, как и сам котел. Затраты на отопление уменьшаются. Обычно, объем теплообменника котла (100 кВт) около 70 литров (например котел ИШМА-100) и около 100 литров (котел Лемакс Премиум-100) и это много. Но если уменьшать объем воды, тогда сократится площадь поверхности теплообмена, а следовательно мощность и КПД системы. Выход всё же был найден. В 50-х годах 20 века был создан теплообменник на основе оребренной медной трубы. Такие котлы были названы тогда гидронными или скоростными. Изобретены они были в США, и с 1953 года там началось серийное производство. За счет рёбер на трубе поверхность теплообмена очень большая, теплоноситель нагревается быстро и чтобы исключить закипание воды необходимо пропускать теплоноситель с большой скоростью от 1,5 до 2 метров в секунду. Почему медная труба? Спросите вы. Все просто, раньше используемые технологии не позволяли изготавливать оребренную трубу из обыкновенной стали, которую используют сейчас. В данный момент времени вся оребренная труба имеет следующий классификатор: трубы спирально-оребренные поперечно ду57х3,5 (стенка) мм ст.10-20 ГОСТ 10705-80, 1240/990мм, 125/125мм Лента 08кп ГОСТ 503-81, шовная электросварная. Конструкция улучшалась, через какое время вместо одного ряда труб, в отопительных котлах начали применять двухрядные теплообменники. Расположены друг на другом трубы можно увидеть на фотографии ниже. Модульная конструкция позволяет легко выполнять ревизию, осмотр и очистку внутренних поверхностей теплообменника, замену вышедших из строя секций без замены всего теплообменника полностью, увеличение или уменьшение мощности котла за счет добавления или демонтажа элементов теплообменника. (Можно собрать из 2-х частично нерабочих котлов один рабочий). Наличие быстросъемных хомутов позволяет без использования специального оборудования и в сжатые сроки выполнять вышеуказанные работы с теплообменником.
Но это не вся информация, которую Вам необходимо знать. Например теплообменники с небольшим количеством теплоносителя реже подвержены образованию конденсата. При пуске котла, на ещё холодную поверхность оребренной трубы, из насыщенного водяным паром воздуха после сгорания газа выпадает конденсат. Эта вода вступает в реакцию с кислотной средой паров и металлом теплообменника, провоцируя усиленное образование ржавчины и коррозии теплообменника. Образовавшаяся коррозия плотно въедается в материал. Толщина стенок теплообменника уменьшается, срок службы и уровень передачи тепла падает. В тонких местах он прогревается быстрее, а в толстых нет. Возникает упругая деформация и напряжение металла, что в результате приводит к образованию протечки. Данным минусом страдают все теплообменники по типу пластинчатых и жаротрубных. Но эта особенность пуска котла и образование конденсата в меньшей степени относится к котлу с гидронным теплообменником. За счет малого водяного объема и большой теплопередачи котел прогревается настолько быстро, что конденсат, практически, не успевает образоваться.
Благодаря двухрядной конструкции теплообменника котла, выполненного из параллельно расположенных друг на другом оребренных труб, в котле незначительные механические напряжения от неравномерного нагрева, да и сама неравномерность нагрева минимальна благодаря высокой скорости движения теплоносителя, неизменному поперечному сечению труб теплообменника на всем протяжении и малому водяному объему котла. В таком теплообменнике минимальное старение металла, трещины и разрывы металла не образуются.
Подача воды в отопительную систему для подпитки
Подпитка системы отопления новой водой обусловлена утечками воды из системы или накоплением слишком большого объема воды в расширительном баке, что приводит к её сливу через предохранительный клапан, когда система нагрета до максимальных температур и вода занимает наибольший объем. В дальнейшем, при остывании системы, воды в расширительном баке не хватает и приходится включать подпитку. В полностью закрытой системе количество образующейся накипи бывает невелико, и практически все котлы выдерживают ее образование, так как накипь, образовавшаяся один раз при пуске отопления, больше не появляется. Однако, если подпиточная вода, даже в небольшом объеме, но часто попадает в систему, ситуация полностью меняется. Если поступающая вода не соответствует требованиям в паспорте котла, металлические поверхности теплообменника, трубопроводов и радиаторов системы подвергаются образованию накипи. Полученные в результате твердые частицы всегда оседают в местах с наименьшей скоростью потока теплоносителя. Обычно это зоны застоя в теплообменнике котла. Там нарушается теплообмен, металл перегревается, его структура меняется и появляется течь.
Существует два основных метода предотвращения образования накипи:
- Установка системы водоподготовки воды или устройства для удаления гидрокарбонатов кальция и магния из воды до ее нагревания.
- Механическая очистка поверхностей с целью предотвращения образования или удаления отложений накипи.
Гидронные котлы имеют конструкцию, при которой все нагреваемые поверхности автоматически подвергаются механической очистке, предотвращающей возникновение отложений. Конструкция предельно проста, это поддержание определенной высокой скорости прохождения воды через нагреваемые поверхности, при которой отложения не образуются.
Как только появляется возможность формирования отложений на поверхности, они немедленно размывается потоком воды. Однако, для достижения такого эффекта требуется довольно большая скорость потока воды. Если скорость слишком мала для объема формирующихся отложений, слой накипи будет увеличиваться. Поэтому, чем больше жесткость воды, тем больше должна быть скорость потока.
Результатом решения вопроса образования отложений в котлах с теплообменниками из оребренных труб является следующее:
В теплообменниках нет выпадения осадка ввиду того, что скорость теплоносителя выше, чем даже в трубах отопительной системы и потоком взвесь удаляется и разносится по всей системе. И даже если возникли проблемы, то не составит большого труда и затрат времени, прочистить теплообменник, который является разборной (модульной) конструкцией.
Почему все любят чугунные котлы?
Вернемся к преимуществам чугунного теплообменника, подробно обсудим их плюсы.
- Чугунный теплообменник выдерживает высокое давление теплоносителя. Рабочее давление в системе отопления может доходить до 6 атм.
- Чугунный теплообменник состоит из нескольких секций, что позволяет в случае ремонта заменить только одну секцию вместо заметы всего теплообменника полностью.
- Неприхотливость чугунных секций к качеству воды. Благодаря тому, что внутренние полости чугунных секций гораздо больше, чем полости стального пластинчатого теплообменника, образование накипи на внутренних поверхностях чугунных секций приводит к перегреву и выходу из строя секции гораздо позже, чем у пластинчатых стальных теплообменников.
- Малое гидравлическое сопротивление чугунного теплообменника. Благодаря большим внутренним полостям чугунных секций и соединению секций при помощи ниппелей большого диаметра обеспечивается низкое гидравлическое сопротивление котлов, что позволяет эксплуатировать котлы, в некоторых случаях на естественной циркуляции без применения циркуляционного насоса. Особенно актуально для систем старой конструкции.
- Длительный срок эксплуатации. Любой котел с чугунным теплообменником по паспорту имеет срок службы около 25 лет. Такой длительный срок заводы-изготовители дают за счет высокой надежности чугунных секций. При правильной эксплуатации и обслуживании, чугун со временем, практически не теряет свои первоначальные свойства.
За эти положительные моменты, приходится расплачиваться высокой ценой, которая обычно в 1,5-2 раза больше любого котла с классическим стальным теплообменником. Стоимость обусловлена большой металлоемкостью котла и сложностью производства и обработки чугуна.
Почему стальной скоростной разборный теплообменник можно сравнить с чугунным секционным?
Трубная конструкция теплообменников гидронных котлов свободно выдерживает давление теплоносителя в 10-13 атмосфер. Классический стальной теплообменник обычных котлов рассчитан на рабочее давление до 3 атм. Превышение этого давления критично для данного вида теплообменников и поэтому в комплекте с котлом всегда поставляется предохранительный клапан на 3 атм. Чугунные котлы рассчитаны на давление в системе до 6 атм. Таким образом, гидронный котел превосходит по этому параметру не только стальные, но и чугунные котлы любого производителя.
Гидронный теплообменник имеет отличную ремонтопригодность, за счет удачной простой модульной конструкции с пассивной безопасностью. Без применения приборов, датчиков и автоматизации, разборный гидронный теплообменник защищает себя от следующих аварийных ситуаций:
- перегрев
- разморозка
- превышение давления
Все вышеописанное, выведет из строя чугунный котёл очень быстро. При этом
пострадает не только одна секция, а скорее всего несколько, находящихся рядом. Это приведет к дорогостоящему ремонту, связанному с заменой секций на новые. Ремонт котла AR-S Lutex, в данном случае, займёт не много времени, потребует только обычный инструмент, и комплект специальных прокладок и хомутов, которые стоят не дорого.
Конструктив гидронного скоростного теплообменника из оребренной трубы существует на рынке более 70 лет. Он проверен и успешно доработан. У нас нет информации, чтобы хомуты выходили из строя по причине заводского брака. Хомут может и должен «сломаться» только по двум причинам: разморозка теплообменника или закипание воды в теплообменнике. В этих аварийных режимах, когда большое давление теплоносителя в котле может повредить сам теплообменник, хомут выступает в роли сбросного клапана. Разрушаясь, он позволяет спасти секции теплообменника. В чугунном котле такой пассивной защиты от разморозки или закипания нет.
Отмечаем: при разморозке стального котла (классические пластинчатые, жаротрубные) происходит вздутие полостей теплообменника, так же возможен разрыв металла по швам или в местах максимального образования льда. При небольших повреждениях возможен ремонт, но в основном меняют теплообменник на новый. Согласитесь, что новый теплообменник - достаточно дорогой удовольствие в сравнении с прокладками и хомутами.
Минусы котлов Lutex ARS, превращенные в плюсы
У котлов серии ARS значительно больше гидравлическое сопротивление, чем у классических стальных или чугунных котлах. Это связано с наличием в теплообменнике множественных разворотов труб теплообменника и поворотов труб на 90 градусов без применения отводов. Таким образом котлы ARS работают только с применением высокоскоростного насоса. Но учитывая тот факт, что стоимость котлов ARS меньше, чем любых котлов с чугунным теплообменником, установка насоса не увеличивает общие затраты на котельную по сравнению с чугунными котлами. Также, применение насоса даёт и свои преимущества:
- Более быстрый и равномерный прогрев системы отопления;
- Практически одинаковая температура теплоносителя во всей системе;
- Простая настройка и регулировка температуры отдельных зон помещения или каждого радиатора, как с использованием термоголовок для радиаторов, так и электронных систем умного дома;
- Возможность применения систем теплого пола;
- Обеспечивание транзита примесей и мусора. Даже если в котел попадут твердые частицы из системы отопления, большая скорость потока не позволит им осесть на стенках теплообменника.
- Вы сможете почти навсегда забыть про накипь внутри труб теплообменника. Образование накипи непосредственно при нагреве воды практически исключено. Высокая скорость потока более мощным циркуляционным насосом в теплообменнике такого типа легко смывает отложения накипи на начальной стадии их формирования.
- Вы сможете поддерживать постоянно высокий КПД на протяжении всего срока эксплуатации котла. Теплоотдача и КПД системы не снижаются со временем, и находятся всегда на высоком уровне 94-95%. Угловатая конструкция калачей (поворотов) в теплообменнике, что на первый взгляд кажется минусом конструкции, как показала практика является плюсом. Благодаря высокой скорости движения теплоносителя, вода постоянно ударяясь в повороты труб, перемешивается, завихряется и отлично промывает конструкцию.
- Вы сможете безопасно использовать антифризы в качестве теплоносителя. Большинство производителей котлов снимают свой товар с гарантии в случае применения в качестве теплоносителя незамерзающих жидкостей. Само по себе использование таких составов безопасно для теплообменника, но необходимо постоянно следить за состоянием системы, своевременно выполнять замену антифриза на новый (обычно срок службы 3-5 лет). В гидронном теплообменнике скорость потока защитит теплообменник котла от нежелательных отложений, котел останется в рабочем состоянии, но могут пострадать другие элементы отопительной системы. Использовать незамерзающую жидкость рекомендуется только в крайних случаях. Лучший теплоноситель как показала практика – это вода.
- Насос обеспечит вам максимально эффективную передачу тепла от стенок трубы теплообменник через оребренные кольца. При низкой скорости потока внутри теплообменника, вода движется как бы слоями. Рядом с металлической поверхностью теплообменника образуется устойчивая пленка жидкости, которая не движется вместе со всем теплоносителем и образует, по сути, слой теплоизоляции, препятствующий полноценной передачи тепла в систему. Только высокая скорость потока воды способна срывать слой «прилипшего» к металлу теплоносителя и обеспечивать максимальный КПД. Причем, чем выше скорость потока, тем эффективнее теплообмен. Эксперименты показали, что высокоскоростной насос (более производительный по м3 в час и подъему) позволяет примерно в 5 раз повысить скорость передачи тепла по сравнению с котлом, работающим на естественной циркуляции (устаревшие системы).
- Использование одновременно гидронного теплообменника и насоса позволит минимизировать затраты на химводоподготовку. Если использовать в качестве теплоносителя воду с содержанием железа не более 0,3 мг/л и карбонатной жесткостью 1 мг-экв/л., то в таком случае вообще не требуется установка химводоподготовки. Даже если в вашей местности плохая вода, но вы будете использовать закрытую систему отопления и исключите частые подпитки новой водой, а так же не будете сливать всю воду из отопления в летний период, то водоподготовка не потребуется. Вы добьетесь идеального показателя срока службы более 15 лет.
Таким образом, необходимость применения высокоскоростного насоса, это скорее не минус, а плюс котлов серии ARS. Не стоит бояться более высокопроизводительного насоса. Тема со скоростным насосом, на рынке давно проработана. Сравним параметры любого производителя котла со стальным пластинчатым или жаротрубным теплообменником на 100 кВт (в среднем, объем теплоносителя в них варьируется от 80 до 110 литров). В водогрейных газовых напольных котлах ARS-100 объем воды 13,6 литра. Это примерно в 8 раз меньше. По паспорту расход воды через котел с пластинчатым или жаротрубным теплообменником должен быть в диапазоне от 3 до 4 м3 в час, а в котле ARS 100 - 4,3 м3 в час. Разница небольшая. Подберем насос от одного производителя WESTER на котлы с принципиально разным конструктивом теплообменника. На первый вариант подойдет насос Wester WCP 25/60 с производительностью 2,7 м3 в час (чуть не хватает до минимальных 3 м3 в час), который стоит 3000 рублей. На ARS подойдет насос Wester WCP 25/80 с производительностью 8,5 м3 в час (с большим запасом 8,5 вместо 4,3), который стоит 6000 рублей. Разница в цене насосов 3000 рублей, но при этом сам котел ARS дешевле примерно на 30 тыс. рублей.
Вторым реальным минусом, является его полная энергоЗАвисимость от сети 220В. Электроэнергия необходима не только для работы насоса (конструкция теплообменника не позволяет работать с естественным системами движения теплоносителя), но и для работы автоматики. Для бесперебойной работы котла необходимо либо стабильное подключение к ЛЭП, либо наличие автономного бензогенератора с АВР (автоматическое включение мотора), который обязательно должен работать в паре с ИБП (источник бесперебойного питания). Для кого то это является критическим минусом. На примере такой ситуации, один клиент уже у нас отказывался от покупки стального котла ARS при переходе с чугунного. Однако благодаря той самой энергоЗАвисимости, котёл соответствует технологиям XXI века, в нем появились опции комфорта: электроподжиг, дистанционное управление со смартфона или веб браузера и другие настройки. Все это стало возможно благодаря газовым клапанам Honeywell (США) и SIT GROUP (Италия). При мощности от 150 до 500 кВт применяются газовые клапана Термобрест (Беларусь) + Овен (Россия с погодозависимым программированием) + автомат розжига БРАХМА - Италия.
Если Вы не нашли ответы на свои вопросы, или Вам требуется дополнительная консультация, сопроводительная документация, паспорт, фото инструкция или какая то другая помощь - будем рады быть полезными.
Модельный ряд и каталог котлов Лютэкс АРС
Итого, подведем лаконичные выводы:
АРС - ЭТО:
- Легкость обслуживания и ремонта за счет разборной секционной конструкции теплообменника.
- Низкая вероятность образования конденсата за счет большой скорости потока и малого объема теплообменника.
- Теплообменник с пассивной защитой от теплового удара за счет разделения теплообменника на секции и сброса давления при аварийной ситуации.
- Максимальная взрывобезопасность. Котлы идеально подходят для установки в школах, больницах и объектах социальной инфраструктуры.
- Отсутствие потерь «горячего резерва». Котел не работает на повторный нагрев воды в теплообменнике после циклического включения, выключения. Это экономит газ.
- Малые габариты и вес. Снижение стоимости доставки, удобство монтажа и транспортировки. Снижение стоимости котла за счет уменьшения металлоёмкости.
- Атмосферная горелка из нержавеющей стали фирмы Полидоро, производства Италия.
- Надежность и экономичный расход газа.
- Теплообменник с пассивной защитой от разморозки за счет разделения теплообменника на секции и сброса давления при образовании льда в теплообменнике.
- Разборный ремонтопригодный стальной секционный скоростной теплообменник из оребренных труб.
- Удаленный дистанционный контроль и управление, погодозависимое регулирование, автоматический электроподжиг. Запас надежности плат управления.
- Проверенная автоматика известных ВСЕМ фирм производителей!
Остались вопросы? Ответим подробнее по телефонам +7 (999) 401-90-00 +7(908) 148-02-97 или пишите на нашу почту e5klimat@yandex.ru.
Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые, не менее интересные темы в сфере отопления и климата.
Статью для Вас подготовил идейный вдохновитель, учредитель и руководитель компании S-CLASS CLIMATE.
С уважением к Вам, ООО "ЭС КЛАСС КЛИМАТ", ИНН 3604084376 / S-CLASS CLIMATE - оптовая компания (интернет-магазин) котлов и систем отопления
из провинциального города Борисоглебска в Воронежской области.
Наша миссия: Мечтать. Верить. Любить. Нести радость. Творить добро.
Работаем по всей России, Казахстану и Белоруссии, так - чтобы клиенту было выгодно!
Наш слоган: Когда клиент становится другом!
Наша идеология: Прибыль превыше всего, но честь выше прибыли.
Наша философия: Клиент всегда дороже денег!
Наша цель: Производство и продажа котлов для любых целей, любых объектов и любых людей!
Добавляйтесь в друзья ВКОНТАКТЕ. Рад всем!
Советуем к прочтению и просмотру так же, другие популярные статьи и видео в нашем канале ДЗЕН: