Що означає «тактування котла»?
На жаль, часто зустрічаються такі о'єкти, де потужність котла не відповідає актуальним тепловтратам будівлі і в більшості випадків теплогенеруюче обладнання підібране з певним запасом. Це призводить до частого вмикання та вимикання котла - тактування.
Старий, чавунний, або атмосферний котел може вмикатися від 120 до 200 разів на добу, це схоже на рух автомобіля в заторі, коли водій постійно розганяє і від-разу зупиняє авто. Зрозуміло, що розхід палива за даних умов буде захмарним. Зазвичай власники приватних будинків навіть і не підозрюють, що їхній котел завжди намагається виїхати з затору.
Тактування котла - сигналізує про те, що опалювальний прилад підібрано з надлишковим запасом. Німецький експерт з опалювальної техніки, Марк Хaйнен, стверджує, що в Німеччині кількість таких систем опалення становить майже 70 відсотків, що тоді говорити про наші українські котельні! Постійне вмикання та вимикання теплогенератора призводить до екстремального збільшення витрат газу, в деяких, окремих випадках - це може становити до 50 відсотків від річного споживання, проте середній показник находиться на рівні 20 відсотків. Також він характеризує стартову фазу роботи котла, як «фаза з найнижчим коефіцієнтом корисної дії в процесі роботи котла», - пише Хайнен.
Тактування котла відбуватися і в перехідний період, оскільки опалювальне обладнання підбирається з розрахунку тепловтрат будівлі і з урахуванням найхолоднішого дня року. Для Києва розрахункова температура становить -22°С, отже для сучасного будинку з житловою площею 200 м2 необхідна потужність котла може становити 14 кВт. Але як довго триває період з температурою -22°С? Лише декілька днів на рік, нам необхідна максимальна потужність, а тривалість перехідного періоду може становити 3/4 від всього опалювального сезону.
На даний момент прослідкується тенденція, запровадження різних енергоефективних заходів, які спрямовані на зменшення тепловтрат будівлі, що в кінцевому результаті має знизити витрати газу. При впроваджені даних заходів в першу чергу намагаються додатково утеплити будинок або замінити вікна на більш енергоефективні. Але мало хто звертає увагу на модернізацію системи опалення. З технічної точки зору, в даному випадку, необхідно замінити котел, або встановити теплоакумулюючу ємкість. Тепловий акумулятор зможе поглинути надлишкову енергію і передасть її в систему опалення в момент необхідності. Обидва варіанти суттєво збільшують моторесурс котла, також зменшать частоту вмикання приладу, що неодмінно позитивно вплине на споживання блакитного палива.
Якщо розглядати варіанти інтеграції геліотермічної установки в загальну систему опалення то існує декілька варіантів. Найпоширеніший варіант, який зустрічається на практиці - це підвищення температури зворотньої лінії котла, за рахунок сонячної установки. (Рис.1)
Рис. 1: Використання геліотермічної установки для підвищення температури зворотнього контуру газового котлаЧомусь в німецьких довідниках з планування, дана схема інтеграції геліотермічної установки в систему опалення вважається стандартом.. За цією принциповою схемою: сонячний колектор, буферна ємкість, котел і контур опалення підключенні послідовно. Котлу відводиться провідна роль, а сонячний колектор виступає в ролі додаткового компоненту. Тобто, «сонячний кіловат» спочатку мусить пройти через ємкість потім через котел, а вже потім потрапить до контуру опалення. Проте, зависока температура зворотньої лінії котлового контуру може призвести до збільшення температури викидних газів, утворення надлишкової теплової енергії та зменшення ККД. Використання сонячної енергії може суттєво знизити час роботи котла в річному інтервалі, проте суттєвої економії газу досягти досить важко через часте вмикання та вимикання котла
Вплив геліотермічної установки на роботу газового котла досліджено компанією ZfS (Центральне відомство з сонячної енергетики).Висновок результатів дослідження: «Зменшення використання традиційної теплової енергій, за рахунок використання сонячних колекторів визначається ступенем покриття геліотермічної установки. Сонячна установка зменшує час роботи котла за несприятливих умов, особливо при низькому навантажені системи опалення. Якщо, система опалення виконана за схемою, в якій сонячна енергія використовується для підтримки температури зворотньої лінії котлового контуру, це може призвести до зниження ефективності роботи газового котла в річному циклі.» Д.т.н. Дітріх Вольф, професор Інституту Енергооптимізованих Cистем (Institut für Energieoptiemierte Systeme, EOS) стверджує, що застосування геліотермічної установки для підвищення зворотньої температури газового котла призводить до зменшення річного коефіцієнту корисної дії котла на 5 - 6 %.
Рис. 2: Співвідношення робочої потужності котла до кількості годин роботи в річному діапазоні в поєднанні з роботою геліотермічною установкою з різним ступенем покриття
На графіку №2, відображено дві прямі, які характеризують мінімальну потужність роботи котла (22% і 30% від номінальної потужності, тобто, 8,8 кВт і 12 кВт), що дає змогу проаналізувати яку кількість годин і з якою потужністю працює котел в річному діапазоні.
Отже, робота котла без геліотермічної установки становить 8.760 годин, практично він ніколи не був вимкненим більше години. Також, не великі зміни відслідковуються в обох інших варіантах з сонячної установкою де ступінь покриття становить 12% і 22%. Лише при паралельному підключені котла до буферної ємкості та геліотермічною установкою з ступенем покриття 35%, помітний відчутний результат. Час роботи котла в річному діапазоні зменшився на 60%.
При паралельному підключені котла і геліотермічної установки до буфера (рис. 3), «сонячний кіловат» потрапляє відразу з теплоакумулюючої ємкості до системи опалення. Приготування гарячої води відбувається у високотемпературному режимі, в більшості випадків система опалення не розрахована на роботу з низькою температурою зворотньої лінії, тому необхідно виконати гідравлічне балансування всієї системи опалення. Разом з оптимізацією системи опалення та геліотермічною установкою, можливо досягнути 90 відсоткового забезпечення тепла за рахунок енергії сонця, в період з початку березня до кінця жовтня. Це період, в який котел працює з найменшим ККД, тому дуже важливим є те, щоб він залишався якомога довше вимкненим. В разі слабкої сонячної активності, котел вмикається відразу з повною потужністі прогріває лише верхню частину ємкості, решту - за сприятливих умов, догріє сонячний колектор. Такий варіант підключення дозволяє суттєво зменшити тактування котла і збільшує річний коефіцієнт його використання. Застосування «котлового буферу» в системі опалення вимагає відмінних термоізолюючих характеристик ємкості, тому що зависокі тепловтрати спричинять зворотній ефект.
Рис. 3: Паралельне підключення котла та геліотермічної установки до буферної ємкостіПри проектуванні системи опалення з геліотермічною установкою необхідно відводити провідну роль саме буферній ємкості, а не котлу. Не вірне підключення сонячних колекторів до системи опалення може призвести до збільшення споживання газу, через часте тактування котла.