Как уменьшить большой расход газа котлом на отопление дома

Куда расходуется газ

Задачей системы отопления является поддержание комфортной температуры в доме. Для этого, тепловая энергия, которая выделяется при сгорании газа в котле, постоянно  расходуется на компенсацию тепловых потерь дома.

Газ расходуется на восполнение тепловых потерь в доме:

• Тепловых потерь через ограждающие конструкции — стены, окна, двери, чердак, цоколь.
• С воздухом, удаляемым через систему вентиляции.
• Со стоками горячей воды в канализацию.
• Потерь в самой системе отопления.

О том, как сократить потери тепла через ограждающие конструкции и систему вентиляции читайте на сайте в других статьях.

Как уменьшить большой расход газа и потери тепла, связанные с работой системы отопления

В этой статье рассмотрим вопросы, как сократить потери тепла, связанные с работой системы отопления. Как уменьшить большой расход газа котлом на отопление дома. 

Отопительный котел в частном доме чаще всего служит источником тепловой энергии для двух потребителей тепла:

• Системы отопления с водяным контуром.
• Системы приготовления горячей воды, контура ГВС.

Об экономии газа в системе ГВС читайте: Горячее водоснабжение частного загородного дома

Потребление тепла системой отопления

Система отопления восполняет тепловые потери здания и поддерживает комфортную температуру воздуха в его помещениях. Потребителями тепла в системе отопления частного дома обычно бывают контуры с радиаторами и теплыми полами.

 Система отопления потребляет тепловую энергию не круглый год, а только в отопительный период. Причем, количество потребляемой энергии непостоянно, а зависит от колебаний температуры наружного воздуха в отопительный сезон.

Тепловая энергия на отопление расходуется непрерывно, но количество потребленной энергии постоянно меняется. Максимальное количество потребляемой  энергии может отличаться от минимального её расхода в десять раз и более.

Исходя из изложенного выше, идеальный источник тепловой энергии для системы отопления частного дома должен отвечать следующим требованиям:

• Производить тепловую энергию постоянно, без перерывов.
• Иметь максимальную производительность, достаточную для компенсации тепловых потерь дома в условиях самых низких температур наружного воздуха.
• Иметь возможность регулирования количества производимой тепловой энергии от максимального значения до минимального, отличающегося в 10 раз и более.

Следует заметить, что идеальных отопительных котлов, отвечающих всем этим требованиям, в продаже Вы не найдете.

У меня расход газа большой, а у соседа меньше. Что делать?

Сравнивать свой расход газа, с тем, что говорит сосед, не стоит. Мало ли кто и что говорит. Чудес не бывает.

Вы сами подумайте, куда может уходить тепло, которое образуется в горелке котла при сгорании газа? Из котла тепло может уходить только в теплообменник и далее в отопительную систему, либо с дымовыми газами в трубу и на улицу.

Как можно сравнивать расход газа сегодня и вчера, если погода (температура, ветер) всегда разные?

Конструкции домов тоже разные. Может быть в вашем доме больше теплопотери, чем у соседа, например, из-за более тонкого слоя утеплителя на потолке. Вы сами видели толщину утеплителя у соседа?

Возможно у соседа работой котла управляет комнатный термостат и он держит в доме более низкую температуру в комнатах, чем вы? 

Или у него по другому работает вентиляция. 

Больше тепла уходит в трубу, если первичный теплообменник котла забит снаружи сажей, накипью и ржавчиной — внутри.

Причин может быть очень много. А скорее всего сосед просто хвастун и желает показать свое превосходство.

Чтобы уменьшить расход газа приходится действовать по многим направлениям, по крупицам сокращая расход.

Расход газа зависит от теплозащиты дома, от температуры на улице, от КПД котла, от точности поддержания температуры в помещении. Работа котла на минимальной мощности, цикличность работы — все это снижает КПД системы отопления.

Выбираем экономичный газовый котел

О минусах слишком мощного котла 

Строительными правилами не рекомендуется установка котлов с полезной мощностью, которая значительно превышает мощность отопительной системы в доме или квартире.

Например, в сервисной инструкции двухконтурного котла Protherm Gepard 23 MTV указан его КПД в режиме отопления: 93,2% при максимальной тепловой мощности (23,3 кВт.) и 79,4% при работе с минимальной мощностью (8,5 кВт.) Представьте, как еще уменьшится КПД, если этому котлу придется работать с системой отопления мощностью, например 4 кВт.

Учтите, что отопительный котел в течении года большую часть времени работает с минимальной мощностью. Минимум 1/4 часть израсходованного на отопление газа будет буквально вылетать бесполезно в трубу. Это будет расплата за установку в доме двухконтурного котла — дешевого оборудования для отопления и ГВС.

Импульсный режим работы, тактование котла

Большая разница между мощностью газового котла и мощностью отопительных приборов, в числе прочих минусов, приводит к работе котла в импульсном режиме.

Избыточная цикличность, импульсивность работы или, как говорят в народе, «тактование котла» проявляется в том, что котел производит тепловой энергии в единицу времени больше, чем способен принять менее мощный отопительный контур. Поэтому, температура воды на выходе из котла быстро растет и он отключается раньше, не успев нагреть радиаторы.

Горелка котла после включения быстро отключается по достижении заданной температуры в прямой трубе на выходе из котла. Но радиаторы при этом остаются не прогретыми до этой заданной температуры — нагретая в котле вода просто не успевает дойти до отопительных приборов. 

Через короткое время циркуляционный насос подает в теплообменник, оставшуюся прохладной воду из обратного трубопровода системы отопления и горелка снова включается. Далее все повторяется снова.

Размером пламени (мощностью горелки) в котле управляет электроника по сложному алгоритму, где учитывается и время от старта горелки, и величина температуры, и скорость изменения температуры в отопительном контуре, и разница температур в прямой и обратной трубе.

Всех тонкостей алгоритма регулирования я не знаю, но автоматика котла не обеспечивает его нормальную работу при мощности, ниже минимальной, которая указана в технической документации.

Тактование уменьшает срок службы котла и увеличивает расход газа

Любой человек, даже не будучи механиком и электриком, знает, что наиболее тяжелый режим работы для оборудования — это момент запуска, включения механического и электрического оборудования. В период пуска наблюдается наибольший износ, чаще всего происходят отказы в работе. Увеличение количества запусков в результате цикличности, больше всего съедает ресурс работы у весьма дорогостоящих частей котла — газового и трехходового клапанов, циркуляционного насоса, вентилятора отходящих газов.

Для зажигания в момент запуска, на горелку подается максимальное количество газа. Часть газа, до момента появления пламени, буквально улетает в трубу.  Постоянное «перезажигание» горелки еще больше увеличивает расход газа и снижает  КПД котла.

Работа в режиме «тактования» значительно уменьшает ресурс работы деталей котла, заметно снижает КПД.

Читайте: «Как устранить тактование двухконтурного газового котла»

Одноконтурный котел с бойлером ГВС вместо двухконтурного уменьшает расход газа

Следует заметить, что двухконтурные газовые котлы имеют максимальную мощность более 23 кВт., а минимальную — более 8 кВт. 

Двухконтурные котлы с минимальной мощностью менее 8 кВт. не производятся и не продаются. Производители котлов не рекомендуют и не гарантируют работу котла с мощностью, менее минимальной, указанной в инструкции.

При мощности отопительной системы менее 15 кВт.  рекомендуется устанавливать котел в комплекте с бойлером ГВС на 60 — 120 литров. Наличие накопительного бойлера позволит установить одноконтурный отопительный котел меньшей максимальной мощности, менее 8 — 15 кВт.  Такой котел сможет работать с минимальной мощностью 2,5 — 5 кВт. Котел в связке с бойлером будет работать с оптимальной мощностью и КПД, как в режиме отопления, так и ГВС.

Многие производители отопительного оборудования выпускают специальные комплекты, котел плюс встроенный или выносной бойлер, именно для таких случаев. Такой комплект оборудования обойдется дороже, но позволит обеспечить увеличенный ресурс работы оборудования, экономию газа и более комфортное пользование горячей водой. 

Кстати, система — одноконтурный котел плюс бойлер, по сравнению с двухконтурным котлом, будет иметь указанные выше преимущества и при мощности отопительной системы более 15 кВт.

Газовый котел с открытой камерой сгорания экономит газ

Сравните КПД газовых котлов одной и той же мощности и марки, но с разными типами камеры сгорания, с открытой камерой сгорания (атмо) и с закрытой  (турбо).  Обнаружите, что котлы атмо имеют более высокий КПД, чем турбо.

В котлах турбо, в результате постоянной работы вентилятора, через камеру сгорания и далее в трубу, уходит избыточное количество воздуха. А с воздухом теряется тепло и увеличивается расход газа.

Кроме того, в котлах турбо дополнительно имеем расход электроэнергии на работу вентилятора в системе дымоудаления.

В частном доме выгодно заранее, на стадии строительства, предусматривать устройство дымохода для газового котла атмо с открытой камерой сгорания.

Для увеличения КПД котлов турбо, некоторые производители оснащают котел модулируемой системой турбонаддува. Вентилятор такого котла изменяет скорость вращения по сигналу датчика. В результате в камеру сгорания подается ровно столько воздуха, сколько необходимо для сгорания подаваемого в горелку количества газа. Отсутствие недостатка или избытка воздуха для горения сводит к минимуму потери тепла и газа через систему дымоудаления. Модулируемым турбонаддувом обычно оснащаются котлы люксовой категории. 

Правильный подвод воздуха и отвод дыма  уменьшает расход газа

Для сжигания 1 м³ газа требуется ~12÷14 м³ воздуха? Например, котлу мощностью 18 кВт при номинальном расходе газа 1,93 м³ / ч на горение требуется воздуха ~ 25 м³ / ч !

В режиме нехватки воздуха для горения происходит не полное сгорание газовоздушной смеси. Такой режим приводит к резкому уменьшению количества теплоты, выделяющейся при горении, и к интенсивному образованию сажи.  Сажа оседает на теплообменнике и способна в короткое время полностью забить просветы между пластинами оребрения теплообменника. 

Неполное сгорание газа сокращает выделение тепла, а загрязнение теплообменника сажей затрудняет передачу тепла от сгоревшего газа к отопительной воде в нем. Все это приводит к увеличению потребления газа котлом.

Избыток воздуха, проходящего через горелку котла, бесполезно забирает с собой и уносит в дымовую трубу часть тепла, что тоже увеличивает расход газа.

В целях сокращения расхода газа, необходимо обеспечить подачу в котел оптимального количества воздуха для горения.

Для экономии газа важно

Правильно сделать систему подвода/отвода воздуха и дыма, а также своевременно выполнять работы по её обслуживанию. 

Дефекты системы могут длительное время оставаться незаметными для хозяев, но все это время будут увеличивать расход газа.

При эксплуатации отопления необходимо ежегодно, до начала отопительного сезона, выполнять:

• Чистку теплообменника котла от сажи.
• Контролировать исправность и устранять дефекты системы подачи воздуха и отвода дымовых газов котла.

Проверьте дымовую трубу на плотность швов и стыков, на соответствие рекомендациям производителя котла её длины и диаметра, на отсутствие препятствий в дымовом канале (засорение, обледенение), на задувание и подпор тяги ветром (на расположение оголовка дымовой трубы относительно крыши).

Проверьте свободное поступление воздуха к горелке котла.

На горелке котла при дефиците воздуха пламя приобретает красновато-желтый цвет. 

Для настройки и контроля работы горелки и газоотводящего тракта котла удобно ориентироваться на показания газоанализатора, измеряющего избыток воздуха в продуктах сгорания работающего на максимальной мощности котла.

Оптимальные параметры сгорания достигаются при значениях коэффициента избытка воздуха около 1,7-1,8. Значения коэффициента избытка воздуха более 1,8 указывают на то, что через котел протекает избыточное количество воздуха.

Правильные поддувало и дымоход газового котла атмо

Газовый котел с открытой камерой сгорания — атмо, забирает воздух для горения непосредственно из помещения, в котором установлен. Воздух в камеру сгорания котла засасывается за счет разряжения, создаваемого силой тяги в дымовой трубе. Чем хуже тяга в трубе, тем меньше поступает воздуха к горелке.

Газовые котлы с открытой камерой сгорания и естественным дымоудалением снабжены термостатом контроля за выходом дымовых газов в помещение. Термостат выключает котел в случае, когда продукты сгорания начинают поступать в помещение в результате  недостаточной тяги в дымоходе.

При срабатывании термостата котел будет заблокирован с выводом соответствующего сигнала об ошибке (см. указания для соответствующей модели котла). Ручная разблокировка котла должна производится не ранее чем через 10 мин., когда термостат остынет.

В помещение, в котором установлен котел, необходимо обеспечить постоянный приток воздуха.  Основными потребителями воздуха являются вытяжной канал вентиляции  помещения и горелка газового котла атмо, забирающая воздух для горения непосредственно из помещения.

Различают приток воздуха НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ (через приточные отверстия с улицы) и КОСВЕННЫЙ (через приточные отверстия из соседнего помещения).

Для обеспечения достаточного количества воздуха для горения, системы притока должны быть выполнены по определенным правилам.

Непосредственный приток воздуха с улицы выполняется, если котел установлен в отдельном изолированном помещении. В помещении котельной, где установлен котел атмо, должно быть приточное отверстие с улицы площадью минимум 8 см² на каждый 1 кВт мощности котла. Но в любом случае, площадь отверстия должна быть не меньше 200 см² . Отверстие размещают в наружной стене или уличной двери.

Приточное отверстие в котельную с улицы должно находиться как можно ниже, на высоте не более 300 мм. от уровня пола.  Это обязательное условие при работе котла на сжиженном газе. Если используется природный газ и отсутствует возможность разместить отверстие вблизи пола в нижней зоне помещения, то его можно сделать выше, но полезная площадь должна быть увеличена примерно на 30÷50%.

На отверстии должна быть установлена решетка, не снижающая его полезной площади.

Косвенный приток воздуха из соседнего помещения может быть выполнен для газового котла атмо с максимальной мощностью не более 30 кВт. , когда котел устанавливается в хозяйственном помещении дома. 

В этом случае для горения используется воздух, который поступает в дом через систему общей вентиляции здания. А дымовая труба котла, вместе с удалением дыма, выполняет роль дополнительного вытяжного канала вентиляции, усиливающего обмен воздуха в доме во время работы котла.

Для притока воздуха в помещение с котлом, из соседнего помещения (коридора, холла) устраивают приточное вентиляционное отверстие. Площадь отверстия должна определяться из расчета 30 см² на 1 кВт мощности котла. Это может быть вентрешетка в стене или в двери, или просто щель под дверью.

Категорически недопустимо устанавливать котел с открытой камерой сгорания в помещении, где может возникнуть разряжение в результате работы устройств принудительной вентиляции — канальных вентиляторов, кухонных вытяжек. Работа таких устройств  может привести к дефициту воздуха для горения, к появлению в дымовой трубе обратной тяги и к остановке котла.

Проверьте, правильно ли организован приток свежего воздуха в дом для системы вентиляции. Этот воздух используется и для горения газа в котле атмо.

Читайте:  Естественная вентиляция в частном доме.

Дымоход котла с открытой камерой сгорания.

Котлы с открытой камерой сгорания должны присоединяться к имеющемуся в здании дымоходу с естественной тягой. 

Производитель котла, как правило, указывает требования к дымоходу  в прилагаемой к котлу инструкции.

Дымовая труба котла атмо должна удовлетворять следующим основным требованиям:

• Площадь сечения дымового канала должна быть не менее площади выходного патрубка котла. 
• Тяга в дымоходе должна находиться в пределах от 2 Па до 30 Па;
• Дымовая труба должна быть надлежащим образом теплоизолирована для предотвращения чрезмерного охлаждения дымовых газов. Снижение температуры газов в трубе приводит к ухудшению тяги, а значит и к снижению количества воздуха, поступающего к горелке котла, а также к увеличению количества конденсата, выпадающего из дымовых газов. Увеличивается риск недостатка воздуха для горения газа, образования ледяных пробок и наледи в трубе.
• Должен быть предусмотрен сбор и слив конденсата из дымовой трубы. 
• Оголовок дымовой трубы должен находиться вне зоны ветрового подпора.

Читайте: Как правильно сделать дымоход для котла в частном доме. 

Правильный подвод воздуха и отвод дыма в котлах турбо

Отвод продуктов сгорания газа из закрытой камеры сгорания котла турбо осуществляется принудительно, вентилятором-дымососом  в дымоход. Подвод воздуха к камере сгорания производится с улицы по воздуховоду, за счет разряжения, создаваемого работающим вентилятором.

Газовые котлы с закрытой камерой сгорания и принудительным дымоудалением снабжены датчиком давления, который срабатывает в случае, когда прекращается нормальное дымоудаление и подвод воздуха для горения, при нарушениях в работе вентилятора.

Система дымо- воздуховодов котла проводится вверх, через крышу, или горизонтально, через наружную стену помещения, в котором установлен котел.

Производители котлов турбо рекомендуют  для устройства системы дымо-/воздуховодов  выбирать одну из двух принципиальных схем:

– Концентрической коаксиальной системы “труба в трубе” , где отвод продуктов сгорания осуществляется по внутренней металлической трубе, проходящей внутри другой трубы большего диаметра. Приток воздуха для горения при этом осуществляется через кольцевой зазор между трубами.

– Раздельной системы труб, где отвод продуктов сгорания осуществляется по одной трубе, а приток с улицы воздуха для горения осуществляется по другой отдельной трубе.

Требования к устройству системы дымо- воздуховодов изложены в инструкции по монтажу и эксплуатации котла.

Не превышайте максимально возможную длину системы дымо-/воздуховодов. При слишком длинной системе дымо-/воздуховодов или слишком большом количестве поворотов общее аэродинамическое сопротивление системы дымо-/воздуховодов окажется слишком большим. Вентилятор не сможет подать в горелку необходимое количество воздуха.

Участки дымохода с наружной стороны здания или проходящие внутри неотапливаемого помещения длиной более 1 м., должны быть теплоизолированы. Это уменьшит образование конденсата в трубах. 

На вертикальных участках дымохода необходимо установить конденсатоотводчик – уловитель образующегося в дымоходе конденсата, с отводом конденсата в канализацию. Горизонтальные участи труб для отвода дымовых газов и подвода воздуха для горения необходимо прокладывать с уклоном 1 -2 % в сторону от котла.

Дросселирующая вставка в дымоход экономит газ

При небольшой длине дымо-/воздуховодов аэродинамическое сопротивление системы будет мало. В результате, количество засасываемого вентилятором в горелку воздуха может оказаться избыточным.

Для увеличения аэродинамического сопротивления системы и уменьшения количества подаваемого в горелку воздуха, в котлах турбо необходимо устанавливать дросселирующую вставку — диафрагму, диффузор. Кроме того, дросселирующая вставка уменьшает воздействие ветра на работу горелки через систему дымоудаления.

В каких случаях устанавливать и какого размера должна быть вставка, указано в инструкции производителя котла.

Правильная установка дросселирующей вставки экономит газ.

Сигнализаторы загазованности экономят газ

С 2016 года строительные правила (пункт 6.5.7 СП 60.13330.2016) требуют в помещениях новых жилых домов и квартир, в которых расположены газовые котлы, водогрейные колонки, кухонные плиты и другое газовое оборудование, устанавливать сигнализаторы загазованности по метану и оксиду углерода (угарный газ, СО). Для уже построенных зданий это требование можно рассматривать как рекомендацию. 

 Сигнализатор загазованности по метану служит датчиком утечки из газового оборудования бытового природного или сжиженного газа. Сигнализатор по оксиду углерода срабатывает в случае нарушений в работе системы дымоотвода и поступления дымовых газов в помещение. Установка сигнализаторов позволяет вовремя заметить утечку газа и нарушения в работе тракта дымоудаления котла.

Датчики загазованности должны срабатывать при достижении концентрации газа в помещении, равной 10% НКПРП (нижний концентрационный предел распространения пламени) природного газа и содержании в воздухе СО более 20 мг/м³. Сигнализаторы загазованности должны управлять быстродействующими запорными клапанами, установленными на вводе газа в помещение и отключающими подачу газа по сигналу датчика загазованности.

Системы контроля загазованности помещений с автоматическим отключением подачи газа в жилых зданиях следует предусматривать при установке газового оборудования независимо от его места установки и мощности.

Читайте: «Как правильно установить сигнализатор загазованности в доме».

Фильтр на обратной трубе отопительной системы сокращает расход газа

Использование котла с системой отопления, теплоноситель которой загрязнен механически (шлам, грязь, остатки монтажного материала) может привести к выпадению отложений грязи, частиц ржавчины и накипи на внутренней поверхности теплообменника. Это приводит к нарушениям процесса теплопередачи, и, как следствие, к  увеличению расхода газа.  Кроме того, имеет место перегрев трубок теплообменника и, в результате, преждевременный выход теплообменника из строя.

После монтажа или ремонта системы отопления рекомендуется промывка системы отопления с использованием специальных химических средств и последующим введением ингибитора коррозии.

Стальные трубопроводы и радиаторы системы отопления лучше заменить на новые, не подверженные коррозии.

Не рекомендуется сливать воду из системы отопления и оставлять её на длительное время без воды. Стальные детали системы без воды изнутри интенсивно ржавеют. Свежая вода, залитая в систему, содержит кислород, который добавит свою порцию коррозии.

Стенки обычных пластмассовых водопроводных труб газопроницаемы. Отопительная вода в таких трубах постоянно насыщается кислородом из воздуха. Поэтому, в системах отопления рекомендуется использовать специальные пластмассовые трубы с защитным газонепроницаемым слоем (металлопластиковые и др.). Полимерные трубы, применяемые в системах отопления должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/(м³·сут).

Шлам, грязь, продукты коррозии попадают в отопительную воду при монтаже, ремонте, заполнении водой отопительной системы, а также образуются там постоянно в процессе эксплуатации. 

Для защиты деталей котла от грязи, на обратной трубе системы отопления перед котлом, обязательно устанавливают фильтр маханической очистки.

Внутри корпуса фильтра ФММ установлены сетка и магнитная система. Сетка из нержавеющей стали с размерами ячейки 0,5*0,5 мм служит для улавливания из потока протекающей жидкости механических частиц. Магнитная система предназначена для улавливания мелких ферромагнитных включений (ржавчины).

Для полной очистки фильтра ФММ необходимо снять крышку, извлечь сетку и магнитную систему.  При последующей установке крышки рекомендуется использовать новую прокладку. Очистку фильтра рекомендуется проводить ежегодно, при техническом обслуживании котла.

В продаже бывают другие, внешне похожие фильтры, без магнитной системы и(или) с большим размером ячеек сетки. Не ошибитесь с выбором.

Некоторые модели котлов имеют встроенный сетчатый фильтр на входе отопительной воды в котел. На обратном трубопроводе системы отопления, перед котлом, рекомендуется дополнительно устанавливать фильтр, очищать который удобнее, чем встроенный.

Два котла вместо одного сокращают расход газа 

При работе на минимальной мощности КПД котла снижается. Некоторые хозяева считают выгодным ставить два котла. Например, вместо одного 30 кВт. ставят один 20 кВт и второй 10 кВт. Большую часть отопительного сезона работает один котел, оба включают только в самые морозы. Тем самым, весь отопительный сезон обеспечивается работа котла с более высоким КПД.

Кроме того, котлы резервируют друг друга. Котел имеет свойство выходить из строя в самый неподходящий момент, в выходной день или в морозы, или когда хозяев нет дома. С целью резервирования по подаче газа, котел меньшей мощности иногда выбирают на другом виде топлива. Такой котел включают на короткое время, только в морозы или на время ремонта другого котла. Поэтому, резервный котел может работать на более дорогом виде топлива.

В морозы один резервный котел не сможет обеспечить тепловой комфорт в доме. Но замерзнуть не даст. Можно потерпеть, учитывая, что такое совпадение случается не каждый год.

Самый эффективный способ сократить расход газа на отопление

Продолжение на следующей странице 2: