Котельная: что это, как устроена и какие бывают

Котельной называют здание, помещение или готовый модуль, где стоят котлы и вспомогательное оборудование для выработки тепла. Она нагревает теплоноситель, горячую воду или пар, и отдаёт его в систему отопления, горячего водоснабжения или в технологические процессы. Классификаций котельных много, но владельцу производства или торгового комплекса важнее другое: из каких узлов состоит котельная, как она работает и какая подойдёт именно его помещению. Об этом и статья. Примеры взяты с наших объектов в Петербурге и Ленинградской области.

Что такое котельная и зачем она предприятию

Главная задача котельной состоит в том, чтобы обеспечить потребителей тепловой энергией. Жилые дома в городе обычно получают тепло от центральных и районных котельных: горячая вода идёт к ним по трубопроводам тепловых сетей через тепловой пункт. Склад, цех или автосервис за городом, особенно на новых площадках, к системам теплоснабжения чаще всего не подключён, поэтому у предприятия своя, индивидуальная котельная. Индивидуальная котельная греет только свои корпуса, а температуру и режим работы задаёт сам владелец.

Преимущества индивидуальной котельной связаны с её размером. В ней нет протяжённых сетей и потерь тепла в трубах, нет зависимости от состояния городских тепломагистралей и графика отключений. Но за топливо, эксплуатацию и безопасность отвечает владелец, а не теплоснабжающая организация.

Источник теплоснабжения определяет степень автономности объекта.

Слова «котельная» и «котельная установка» часто путают. Котельная установка представляет собой комплекс технологического оборудования, предназначенного для выработки и подачи теплоносителя: котёл с горелкой, насосы, обвязка, автоматика. Котельная включает в себя установку вместе с помещением, дымоходом, вентиляцией и запасом топлива. Покупают котёл, а работает котельная целиком.

Как устроена котельная: из чего состоит

Устройство котельной и особенности каждого узла удобно разбирать по пути, который проходит топливо и тепло. В котельной коммерческого объекта на этом пути шесть узлов. От вида топлива и тепловой нагрузки меняется их размер и исполнение, а не сам набор. В небольших котельных часть узлов собрана в одном корпусе котла, в крупных каждый узел стоит отдельно.

Топливо: хранение и подача

Газовая котельная получает природный газ из газопровода, а без него берёт сжиженный газ из газгольдера на участке. Твёрдые виды топлива требуют площади для хранения и системы подачи. В пеллетной котельной гранулы лежат в бункере, и шнек подаёт их в горелку сам, с помощью автоматики, без участия человека. От объёма бункера напрямую зависит, как часто придётся загружать топливо: в модульной котельной ЭКОКУБ запаса пеллет хватает на недели работы.

Котёл

Котёл служит главным элементом котельной. Котёл состоит из горелки, топки, теплообменника и автоматики. Горелка обеспечивает сжигание топлива в топке, а теплообменник передаёт тепло воде. Продукты сгорания уходят в дымоход. Отопительные котельные работают на водогрейных котлах, паровые котлы ставят там, где пар нужен для технологических процессов. На производствах и коммерческих объектах мы используем пеллетные котлы Pelletor: младшая модель линейки даёт 15 кВт, старшая 300 кВт.

Гидравлика: насосы, теплоаккумулятор, смесительный узел

Горячая вода из котла не идёт в систему отопления напрямую. Насосы обеспечивают её циркуляцию по контуру, а расширительный бак компенсирует рост объёма теплоносителя при нагреве. Теплоаккумулятор, или буферная ёмкость, сглаживает работу котла и держит запас тепла: в ЭКОКУБ стоит ёмкость на 1 000 литров. Смесительный узел защищает котёл от слишком холодной обратной воды и выдаёт в систему теплоноситель определённой температуры. Запорная арматура и датчики давления дают возможность отключить участок для ремонта или замены узла, не останавливая всю систему.

Дымоход и вентиляция

Дымовая труба выводит продукты сгорания и создаёт тягу, без которой котёл не выйдет на мощность. Сечение и высоту дымохода считают по производительности котла и высоте корпуса. Вентиляция подаёт в котельную воздух для горения и не даёт помещению перегреваться.

Автоматика и системы защиты

Современные котельные установки работают на автоматике, которая отвечает за безопасность и экономию топлива: она держит заданную температуру, управляет подачей топлива и останавливает котёл при перегреве. В комплектацию модульной котельной входят стабилизатор напряжения, резервное электропитание, охранно-пожарная сигнализация и модуль удалённого контроля по сотовой связи. О сбое владелец узнаёт по телефону, а не утром по холодному цеху.

Потребители тепла

Последнее звено отдаёт тепло помещениям. В офисах и АБК это радиаторы. На складах и в цехах с высокими потолками ставят водяные тепловентиляторы Volcano. Тепловентиляторы греют воздух и прогревают зону ворот после погрузки. Если нужна горячая вода, к котельной подключают бойлер горячего водоснабжения.

Как работает котельная: принцип работы и тепловая схема

Принцип работы у большинства водогрейных котельных одинаковый, разница только в виде топлива.

1. Автоматика получает сигнал от датчика температуры и запускает котёл.
2. Подача топлива: газ идёт в горелку, пеллеты подаёт шнек из бункера.
3. В топке топливо сгорает, тепло горения через стенки теплообменника нагревает воду.
4. Насос подаёт горячую воду в систему отопления: к радиаторам, тепловентиляторам, бойлеру.
5. Отдав тепло, остывшая вода по обратной трубе возвращается в котёл.
6. Когда в помещении набрана заданная температура, автоматика снижает мощность или останавливает котёл до следующего цикла.

Тепловая схема котельной показывает этот путь на бумаге: котлы, насосы, теплоаккумулятор, смесительный узел, трубы подачи и обратки, приборы учёта и точки подключения потребителей. По ней монтируют котельную и закупают оборудование и материалы. Её же смотрит сервисный инженер, когда ищет причину неисправности.

Какие бывают котельные: виды и классификация

Виды котельных в зависимости от признака делят на пять групп. Владельцу предприятия классификация нужна не для теории: каждый признак отвечает на свой вопрос при выборе.

По типу используемого топлива

Выбор топлива зависит от его доступности на участке и от расходов на эксплуатацию. Газовая котельная выгодна там, где к участку подведён магистральный газ. Без газопровода газ хранят в газгольдере: котельная не зависит от сетей, но отличается высокой стоимостью топлива и обслуживания ёмкости. Твердотопливные котельные используют в качестве топлива уголь, дрова, щепу и пеллеты, а в мазутных используются специальные подогреватели топлива. Угольной и дровяной нужен человек, который загружает топливо и выгребает золу. Пеллетная котельная с автоматической подачей работает без кочегара. Жидкотопливные котельные на дизельном топливе быстро запускаются и имеют простую схему, но дизель относится к самым дорогим топливам для отопления. Электрическая котельная проще всех в монтаже, однако упирается в выделенную мощность и высокий счёт за электричество.

Разница в деньгах большая. По расчёту нашей сети для помещения 500 м² отопление газом выходит 21 000 ₽ в месяц, пеллетами 24 000 ₽, дизелем 158 000 ₽, электричеством 227 000 ₽. Поэтому выбор вида топлива почти всегда важнее выбора модели котла.

По теплоносителю

Водогрейные котельные нагревают воду для отопления и горячего водоснабжения. Это основной тип котельной установки для производств, гостиниц и административных корпусов: теплоносителем в такой системе служит вода. Паровые котельные вырабатывают пар высокой температуры для пищевой и химической промышленности и других производств, где он нужен в технологии: продукция проходит пропарку, сушку или пастеризацию. Комбинированные сочетают паровые и водогрейные котлы. Термомасляные котельные греют масло до температур, недоступных воде, их применение связано с асфальтобетонными и деревообрабатывающими производствами.

Какие котлы ставят в котельной

Тип котла выбирают по топливу и по тому, что нужно объекту: только тепло или ещё пар.

По размещению

Отдельно стоящая котельная находится в своём здании или модуле на площадке. Пристроенная примыкает к стене основного корпуса. Встроенная занимает помещение внутри: подвал, первый этаж, техническое помещение. Крышная стоит на кровле. На одном из наших объектов, коммерческом здании 1 000 м² в центре Петербурга, две котельные Pelletor ЭКО 50 стоят на третьем этаже.

По исполнению и автоматизации

Стационарную котельную строят как капитальное сооружение или собирают в готовом помещении прямо на месте. Блочно-модульная котельная приезжает с завода собранной. Промышленные котельные различают и по тому, какой уровень автоматизации в них заложен: ручные, механизированные и автоматизированные. На коммерческом предприятии ручную котельную сегодня почти не ставят, потому что зарплата оператора в сменах съедает экономию на топливе.

БМК: расшифровка и отличие от стационарной котельной

БМК расшифровывается как блочно-модульная котельная. Это готовая транспортабельная котельная в одном или нескольких блок-модулях. Блочно-модульную котельную собирают и испытывают на производстве, привозят к заказчику, ставят на подготовленную площадку и подключают к системе отопления. Капитального строительства отдельного здания такая котельная не требует.

Модульные котельные ЭКОКУБ, которые мы ставим, выпускаются мощностью 100, 150, 200 и 300 кВт. В котельном модуле стоят котлы Pelletor, теплоаккумулятор, насосы и обвязка, а сверху стоит бункерный модуль с запасом пеллет. ЭКОКУБ 100 закрывает помещение площадью до тысячи квадратных метров, ЭКОКУБ 300 рассчитан на склад или производство втрое больше. В моделях 200 и 300 кВт работают два котла по резервной схеме: если один на обслуживании, второй продолжает греть.

Подробнее о комплектации и моделях рассказываем на странице блочно-модульных котельных.

Требования к котельной и безопасность

Котельная работает с огнём, горячей водой под давлением и топливом, поэтому к ней предъявляют требования по размещению и защите. Основным документом для проектирования служит СП 89.13330 «Котельные установки», и на его требования стоит обратить внимание до выбора площадки. Он задаёт площадь и высоту помещения, наличие окон и легкосбрасываемых конструкций, вентиляцию, отделку негорючими материалами. Отдельные правила пожарной безопасности касаются хранения топлива и дымоходов, а для газовых котельных действуют ещё и требования промышленной безопасности. Для сложной котельной таких требований больше.

В газовой котельной главную угрозу несут утечки газа. Утечку закрывают датчиками загазованности и клапаном, который перекрывает подачу при утечке. В твердотопливной важнее защита от перегрева и возгорания, контроль тяги и регулярная очистка котла и дымохода от золы и сажи. Для безопасной эксплуатации и обеспечения непрерывной работы необходимые инженерные решения закладывают на случай аварийных ситуаций: это резервное электропитание, чтобы насосы не встали при отключении света, и сигнализация.

Соответствие нормам закладывают на этапе проекта. По итогам проектирования котельной заказчик получает проектную документацию: расчёт теплопотерь и мощности, перечень оборудования под закупку, решение по размещению котельной, разводке тепла и трассе дымохода.

Как понять, какая котельная нужна вашему объекту

Тип котельной и тип используемого оборудования определяют четыре вопроса. Ответы на них лучше собрать перед разговором с поставщиком оборудования.

Есть ли газ на участке. Если магистральный газ подведён и мощности хватает, газовая котельная обычно выигрывает по стоимости тепла. Если газа нет или подключение затягивается на годы, выбор идёт между пеллетами, газгольдером, дизелем и электричеством. Пеллеты по месячным затратам ближе всего к газу.

Какая нужна мощность. Мощность котельной рассчитывают по тепловой нагрузке объекта. Нагрузку определяет теплотехнический расчёт по теплопотерям: площадь, высота, стены и кровля, ворота, режим работы. Площадь сама по себе мощность не определяет, это видно по таблице ниже.

Два объекта по 500 квадратных метров получили котельные разной мощности, 50 и 100 кВт: помещения отличаются высотой, утеплением и режимом работы. Котёл, подобранный «по метрам» без расчёта, либо не догреет цех в мороз, либо большую часть сезона будет работать вполсилы и чаще требовать чистки. Максимальная нагрузка приходится на самые холодные дни, под неё и считают котельную. Предварительно мощность можно прикинуть в расчёте котельной по площади, точную считаем после выезда.

Где разместить котельную. В существующем техническом помещении, в пристройке или в модуле на площадке. Если подходящего помещения нет или его переделка под нормы дороже модуля, оптимальным решением будет блочно-модульная котельная. Место заодно определяет трассу дымохода и путь, по которому будут подвозить топливо.

Кто будет обслуживать. Котельной на угле или дровах нужен оператор в каждую смену. Пеллетная котельная с автоподачей требует около 30 минут в день и не нуждается в постоянном присутствии персонала, кочегар в штате не нужен, а получение тепла не зависит от смены оператора. Техническое обслуживание котельной установки, плановую чистку и настройку берёт на себя сервисная организация по договору обслуживания.

Ошибки, из-за которых котельную приходится переделывать

• Мощность по площади, без теплотехнического расчёта. Таблица выше показывает, почему так нельзя: одинаковая площадь даёт разницу в мощности вдвое.
• Дымоход и вентиляцию решают после покупки котла. Переделать обвязку или дымоход на запущенной котельной дороже, чем один раз собрать исходные данные на выезде.
• Один котёл там, где отопление нельзя остановить. Если производство работает без перерывов, нужен резерв: два котла на общую буферную ёмкость, как в ЭКОКУБ 200 и 300.
• Не посчитан запас топлива. Маленький бункер при большой нагрузке превращает автоматическую котельную в ручную: топливо приходится досыпать каждый день.
• Обслуживание не заложено с самого начала. Котёл без регулярной чистки теряет мощность, а неисправность обнаруживается в мороз, когда ремонт стоит дороже всего.

Всё это закрывается на этапе проекта: монтаж пеллетной котельной мы начинаем с выезда и расчёта, а мощность, место и схему закладываем до закупки оборудования.

Использование своей котельной окупается тем быстрее, чем дороже текущее отопление. Если вы прикидываете котельную для производства, торгового или коммерческого здания в Петербурге или области, оставьте заявку и получите консультацию инженера. Позвоните по телефону +7 (931) 999-09-82 или оставьте заявку. Выезд специалиста бесплатный: посмотрим помещение и рабочий режим, посчитаем теплопотери, назовём срок монтажа и предложим котельную под ваши условия. Все услуги по котельной, проект, монтаж и сервис, ведёт один подрядчик. В Петербурге и области мы работаем как официальный партнёр сети «Котлов», которая смонтировала более 700 объектов на пеллетных котлах по всей России. Как это выглядит на практике, показано в статье «Как отопить склад: варианты и стоимость» и на странице наших объектов.