Трубы котельные. Виды и отличия. Проектирование сооружения: правила и подходы

Трубы дымовые котельные: правила проектирования и установки

Дымовые трубы входят в число важных элементов котельных установок, независимо от того, на каком виде топлива те работают — твёрдом, газообразном или жидком. Мы все знаем, что процесс сгорания сопровождается образованием химически активных газообразных и твёрдых веществ – окислов азота, углекислого газа, пепла, сажи и прочих. Трубы дымовые котельные должны обеспечивать хорошее рассеивание всех образовавшихся токсичных продуктов горения.

Сегодня существует множество видов котельных труб промышленного и бытового назначения

• 1 Виды и отличия
• 2 Общие нормы
• 3 Проектирование сооружения: правила и подходы
• 4 Трубы дымоходные котельные из нержавеющей стали
• 5 Монтаж дымоходных каналов
• 6 Некоторые нюансы установки дымохода камина из нержавеющей стали

Виды и отличия

В котельных можно встретить одноствольную либо многоствольную дымовую трубу. В настоящее время монтаж и эксплуатация такой конструкции осуществляется на основе изделий следующих видов:

• свободностоящие самостоятельные конструкции дымохода – обечайки, изготовленные из высокоуглеродистой стали. Их крепление осуществляется путём заливки в фундамент анкерной корзины;
• фермовые. Крепятся на прочной и надёжной самонесущей ферме, фиксирование которой выполняется аналогично вышеуказанному варианту;
• фасадные и околофасадные сооружения. Крепятся на раме. Монтаж выполняется к стене настенными кронштейнами. Весовую нагрузку получает нижний фундамент околофасадной конструкции;
• мачтовое сооружение дымохода. Фиксация осуществляется на анкерной корзине, которая заливается в фундамент. Газоход крепится к колонне с помощью хомутов;
• бескаркасная самонесущая труба, обеспечивающая в дымоходе тягу. Закрепляется внутри помещения, устанавливается на крыше.

Общие нормы

Согласно Санитарным Правилам и Нормам, высота труб дымовых котельных находится в прямой пропорциональной зависимости от количества расходуемого в час топлива, его зольности и концентрации в нём серы.

Дымовая труба должна возвышаться над коньком крыши на расстоянии, которое определено СНИП

К основным элементам подобных конструкций относятся сам ствол, цоколь и фундамент. В большинстве случаев ствол внутри защищён футеровкой, для сооружения которой используется огнеупорный кирпич. Основное требование к высоте труб дымовых котельных формулируется так: она должна быть выше минимум на 5 метров конька крыши домов, располагающихся от дымоходного сооружения в радиусе 25 метров.

Размеры промышленных сооружений – диаметр выходного отверстия, а также высота, стандартизованы:

• трубы дымовые котельные, производимые из листовой стали толщиной 3…15 миллиметров, могут иметь диаметр 0,4…1 метр и высоту не более 30…40 метров;
• железобетонные конструкции больших предприятий современной промышленности могут обладать диаметром до 10 метров, а высотой до 300 метров;
• кирпичные трубы дымовые котельные имеют диаметр 0,6…8 метров, а высоту 30…70 метров.

Важно! В санитарно-технических нормах отдельно оговорено требование, касающееся стальных изделий: сооружать их высотой меньше 30 метров допускается лишь при объёме ежесуточных затрат многозольного топлива, не превышающем 5 тонн. Обусловлено это тем, что срок службы конструкций такого типа составляет 10 лет, а использование высокосернистого топлива сильно сокращает значение данного показателя.

Проектирование сооружения: правила и подходы

В основе всех проектных работ находятся функциональные требования, предъявляемые к дымоходам котельных:

• режимы работы должны соответствовать экологическим нормам;
• обеспечение хорошей проходимости газов и выбросов с последующим рассеиванием их в атмосфере;
• создание естественной тяги.

Установка дымоходных систем производится согласно проекту, разработанному в соответствии с правилами

Правильность выбора типа трубы, вычисления её диаметра, высоты, аэродинамики коренным образом влияет на выполнение вышеуказанных требований. Грамотный процесс проектирования предполагает проведение расчётов по определению устойчивости, прочности всех компонентов конструкции с учётом, как фундамента, так и механизмов крепления.

Последовательность этапов проектирования труб дымовых котельных выглядит следующим образом:

1. Определение типа конструкции. Критериями служат такие факторы:

• предполагаемое месторасположение трубы;
• существует ли необходимость в дополнительном креплении;
• технические характеристики котельного оборудования.

2. Расчёт аэродинамики конструкции. В учёт принимаются такие параметры, как вид тяги (она может быть нагнетаемая искусственно или естественная) и ветровая нагрузка.

3. Расчёт высоты дымовой трубы и её диаметра. Исходными данными для этого служат тип и объём сжигаемого топлива.

4. Расчёт устойчивости и прочности, определение типа и способа крепления.

5. Составление чертежа, технической документации и определение сметы затрат.

Для частного строительства возможно проведение самостоятельного расчёта дымохода, но получить паспорт, а также техническую документацию такой подход к решению вопроса не позволит.

Трубы дымоходные котельные из нержавеющей стали

Стойкость нержавейки к воздействию температуры предоставляет возможность применять для дымоходов трубы с небольшой толщиной стенок. Более того! Такое техническое решение увеличивает тягу в канале дымоотвода и снижает количество конденсата.

Стальные трубы одинаково успешно применяют в котельных жилых домов и промышленных объектов

Причина этого кроется в том, что тонкие стенки из нержавеющей стали нагреваются очень быстро, способствуя, таким образом, вышеуказанным явлениям.

Труба-нержавейка дымоходная жаропрочная имеет следующие преимущества:

• стойкость к воздействию конденсата и коррозии;
• устойчивость к значительным температурным перепадам;
• простота в монтаже;
• высокая прочность;
• длительный срок эксплуатации.

Трубы для дымохода обычно изготавливаются из нержавеющей стали аустенитного класса. Но нередко недобросовестные производители используют ферритную сталь. В этом варианте исполнения труба для отведения дыма прослужит не больше 2 лет.

Совет! Определить класс изделия можно с помощью магнита. Труба жаропрочная, изготовленная из нержавейки аустенитного класса магнититься не будет, а ферритного, наоборот, будет.

Ещё один немаловажный фактор – это толщина стенки трубы для дымохода из нержавеющей стали. Если предполагается провести монтаж отопительных систем, работающих на газовом и жидком топливе, значение данного параметра должно быть не меньше 6-8 миллиметров. Для систем, которые используют твёрдое топливо, толщина металла труб для дымохода – не меньше 1 миллиметра.

Подобные изделия условно подразделяются на 2 категории:

1. Одностенные трубы дымоходные котельные из нержавеющей стали.
2. Трубы с термоизоляцией «сэндвич».

В зависимости от типа отопительного оборудования выбирается однослойный дымоход или труба с утеплением типа «сендвич»

Монтаж дымоходных каналов

Самым распространённым и наиболее простым методом монтажа одностенных изделий является так называемая «гильзовка», когда труба опускается в уже существующий кирпичный дымоход. После этого она соединяется с патрубком агрегата отопления. Выполняется последняя процедура с целью предотвращения попадания образующегося от дымоходных газов конденсата на кирпичную кладку. Чтобы тяга в канале дымоотвода не уменьшалась, все места соединения элементов конструкции необходимо обработать термостойким герметиком.

Монтаж трубы дымохода с термоизоляцией считается более сложным. Изделие типа «сэндвич» состоит из двух труб, одна из которых вставляется в другую, а между ними присутствует прослойка из такого огнеупорного материала, как базальт. В инструкции по монтажу вы найдёте полную информацию о последовательности этапов данного процесса, тем не менее, следует обратить внимание на следующий нюанс. При стыковке подобных изделий очень важно, чтобы снаружи «сэндвича» верхняя труба насаживалась на нижнюю, а внутри – верхняя должна входить в нижнюю. Места стыковки внешней трубы этой конструкции необходимо закрепить саморезами. При неправильном монтаже «сэндвича», на его внешней трубе могут появиться пятна и разводы.

Некоторые нюансы установки дымохода камина из нержавеющей стали

Дымоотводы из нержавеющей жаропрочной трубы являются достойной альтернативой кирпичным каминным дымоходам, поскольку конечный продукт отличается высокой технологичностью и удобством в обслуживании.

Монтировать современные дымовые системы можно самостоятельно без привлечения специалистов

К тому же, существует богатый выбор трубной продукции по размерам. А в продаже можно найти большое разнообразие готовых элементов для лёгкой сборки, в том числе деталей прохода через крышу.

Прежде чем приступить к монтажу стальной конструкции, следует правильно подготовить шахту. Для этого в первую очередь необходимо установить каминную топку. В её комплектацию должны входить специальные ножки. Если они отсутствуют, сделайте такие опоры самостоятельно.

Полезная информация! В качестве материала для изготовления ножек можно использовать шамотный кирпич, металл, допускается также выбор камня. Расстояние между топкой и стеной не должно быть меньше 15 см (толщина слоя теплоизоляции равна приблизительно 5 сантиметров).

Топку, которая будет размещаться на металлической подставке, профессионалы рекомендуют покрыть огнеупорной краской, а установить ножки следует на кусочки кирпича. Решив все эти вопросы, нужно с помощью отвеса выяснить расположение оси дымосборника топки. Она должна полностью совпадать с осью магистрали дымоотвода. Каминная дымоходная труба устанавливается после того, как топка будет зафиксирована с помощью специального металлического уголка.

Несколько слов о недостатках нержавеющей трубы для организации дымоотвода камина. Прежде всего, это высокая теплопроводность, из-за которой в большом количестве образуется конденсат. Данное свойство нержавейки обуславливает, также высокий уровень теплопотерь.

И помните, одно из главных правил монтажа звучит следующим образом: когда устанавливается стальной дымоход, по внутреннему и наружному контуру трубы каминной наносится огнестойкий утеплитель.

Трубы котельные. Виды и отличия. Проектирование сооружения: правила и подходы

____________________________________________________________________
Текст Сравнения СП 89.13330.2016 с СП 89.13330.2012 см. по ссылке.
– Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 2017-06-17

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ – ООО “СанТехПроект”, НТЦ “Промышленная безопасность”, ФГБОУ ВО НИУ МГСУ, ПКБ ООО “Теплоэнергетика”

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 “Строительство”

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 89.13330.2012 “СНиП II-35-76 Котельные установки”

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети интернет

Основными приоритетами настоящего свода правил являются:

– первостепенность требований, направленных на обеспечение безопасной и надежной эксплуатации котельных;

– обеспечение требований безопасности, установленных техническими регламентами, федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, а также нормативными документами федеральных органов исполнительной власти;

– защита охраняемых законом прав и интересов потребителей строительной продукции путем регламентирования эксплуатационных характеристик систем теплогенерации и теплопотребления;

– применения современных эффективных технологий, новых материалов и оборудования для строительства новых, реконструкции, капитального ремонта, расширения и технического перевооружения существующих котельных;

– обеспечение энергосбережения, энергоэффективности систем теплоснабжения и установления экологических показателей систем генерации теплоты для теплоснабжения и теплопотребления.

Настоящий свод правил разработан авторским коллективом ООО “СанТехПроект” (канд. техн. наук А.Я.Шарипов, инж. А.С.Богаченкова, инж. В.М.Кубланов), ОАО НТЦ “Промышленная безопасность” (д-р техн. наук, проф. B.C.Котельников), ФГБОУ ВО НИУ МГСУ (д-р техн. наук, проф. П.А.Хаванов), ПКБ ООО “Теплоэнергетика” (канд. техн. наук Е.Л.Палей).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил следует соблюдать при проектировании, строительстве, реконструкции, капитальном ремонте, расширении и техническом перевооружении котельных, работающих на любом виде топлива с паровыми, водогрейными и пароводогрейными котлами, общей установленной тепловой мощностью 360 кВт и более с давлением пара до 3,9 МПа включительно и с температурой воды не выше 200°С, включая установки для комбинированной выработки электроэнергии.

1.2 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование котельных тепловых электростанций, в том числе пиковых, передвижных котельных, котельных с электродными котлами, котлами-утилизаторами, котлами с высокотемпературными органическими теплоносителями (ВОТ) и другими специализированными типами котлов для технологических целей, на проектирование автономных источников теплоснабжения интегрированных в здания (встроенных, пристроенных, крышных котельных) на автономные теплогенераторные установки теплопроизводительностью до 360 кВт, также на когенерационные установки.

1.3 Требования к котельным, а также к связанным с ними процессам проектирования (включая изыскания), строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса), установленные настоящим сводом правил, не применяют вплоть до реконструкции или капитального ремонта к следующим котельным:

1) введенным в эксплуатацию до вступления в силу настоящего свода правил;

2) строительство, реконструкция и капитальный ремонт которых осуществляются в соответствии с проектной документацией, утвержденной или направленной на государственную экспертизу до вступления в силу настоящего свода правил.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 19.101-77 Единая система программной документации. Виды программ и программных документов

ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания

ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы

ГОСТ 2761-84 Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора

ГОСТ 16860-88 Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля

ГОСТ 20995-75 Котлы паровые стационарные давлением до 3,9 МПа. Показатели качества питательной воды и пара

ГОСТ 21204-97 Горелки газовые промышленные. Общие технические требования

ГОСТ 21563-93 Котлы водогрейные. Основные параметры и технические требования

ГОСТ 51232-98* Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 51232-98. – Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 54808-2011 Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов

ГОСТ Р 56777-2015 Котельные установки. Метод расчета энергопотребления и эффективности

СП 4.13130.2013 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям

СП 10.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности (с изменением N 1)

СП 18.13330.2011 “СНиП II-89-80* Генеральные планы промышленных предприятий”

СП 30.13330.2012 “СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий”

СП 31.13330.2012 “СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения” (с изменениями N 1, N 2)

СП 34.13330.2012 “СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги”

СП 37.13330.2012 “СНиП 2.05.07-91* Промышленный транспорт”

СП 42.13330.2011 “СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений”

СП 43.13330.2012 “СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий”

СП 44.13330.2011 “СНиП 2.09.04-87* Административные и бытовые здания”

СП 50.13330.2012 “СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий”

СП 51.13330.2011 “СНиП 23-03-2003 Защита от шума”

СП 52.13330.2011 “СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение”

СП 56.13330.2011 “СНиП 31-03-2001 Производственные здания”

СП 60.13330.2012 “СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”

СП 61.13330.2012 “СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов”

СП 62.13330.2011 “СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы” (с изменением N 1)

СП 90.13330.2012 “СНиП II-58-75 Электростанции тепловые” (с изменением N 1)

СП 110.13330.2011 “СНиП 2.11.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы”

СП 124.13330.2012 “СНиП 41-02-2003 Тепловые сети”

СП 155.13130.2014 “Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности”

СанПиН 2.1.4.2496-09 Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения

СанПиН 2.1.4.2580-10 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества

СанПиН 2.1.4.2652-10 Гигиенические требования безопасности материалов, реагентов, оборудования, используемых для водоочистки и водоподготовки

СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод

СанПиН 2.1.6.1032-01 Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов

Примечание – При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю “Национальные стандарты”, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя “Национальные стандарты” за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 котельная: Здание (в том числе блок-модульного типа) или комплекс зданий и сооружений с котельными установками и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенными для выработки тепловой энергии.

3.2 котельная блочно-модульная: Отдельно стоящая котельная, состоящая из блоков технологического оборудования, размещенных в строительном модуле.

3.3 котельная установка: Котел (котлоагрегат) совместно с горелочными, топочными тягодутьевыми устройствами, механизмами для удаления продуктов горения и использования тепловой энергии уходящих газов и оснащенный средствами автоматики безопасности, сигнализации, контроля и автоматического регулирования процесса выработки теплоносителя заданных параметров.

3.4 потребитель тепловой энергии: Лицо, приобретающее тепловую энергию (мощность), теплоноситель для использования на принадлежащих ему на праве собственности или ином законном основании теплопотребляющих установок либо для оказания коммунальных услуг в части горячего водоснабжения и отопления.

3.5 система теплоснабжения: Комплекс систем, сооружений и устройств, предназначенных для обеспечения потребителей тепловой энергией, теплоносителем.

3.6 система теплоснабжения открытая: Водяная система теплоснабжения, в которой происходит водоразбор горячей воды для нужд горячего водоснабжения потребителей непосредственно из тепловой сети.

3.7 система теплоснабжения закрытая: Водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.

3.8 система теплоснабжения централизованная: Теплоснабжение крупного жилого массива промышленного комплекса, объединенного общей тепловой сетью от одного или нескольких источников тепловой энергии.

3.9 система теплоснабжения децентрализованная (автономная): Теплоснабжение одного потребителя от одного источника тепловой энергии.

Котельная труба

Котельная труба – это полая труба различного диаметра и сечения, которая используется в трубопроводах высокого давления и котельных с различными параметрами давления и температур. Разница между максимальной и минимальной температурой кипения довольно велика. Именно по этому, требования к металлу из которого изготавливаются трубы – очень высокие.

В основном, котельные трубы производятся из стальных заготовок. В отличие от других видов труб, котельным трубам выдвигаются более завышенные требования по качеству. Это связанно с тем, что данный вид оборудования подвергается очень высоким температурам, а сами котельные являются объектами, обладающими повышенным риском безопасности. Поэтому, изготовление котельных труб – это довольно трудоемкий процесс, требующий высокой квалификации. Дабы избежать неточностей во время производства котельных труб, за качеством выпускаемой продукции следят сами изготовители. При изготовлении труб, особое внимание уделяется внутренней полости, ее раскатке и в дальнейшем полному удалению неровностей с ее поверхности.

Котельные трубы высокого давления – предназначены для трубопроводов и паровых котлов, по которым проходят высокие температуры пара. Котельные трубы для теплоэнергетики используются в трубопроводах и паровых установках с высокими параметрами пара.

Все котельные трубы подразделяются на две категории:

• Горячедеформированные котельные трубы;

• Холоднодеформированные котельные трубы;

Горячедеформированные котельные трубы – производятся из заготовки трубчатого типа, которая поставляется из металлургических цехов. Для правильного производства труб из непрерывнолитой заготовки, были утверждены и введены технические правила ТУ 14-3-5319-96. Данные условия распространяются на заготовки из стали марок 12Х1МФ и 20, которые выплавляются в электросталеплавильном цеху. Данный вид труб с наружным диаметром 42-219 мм, изготавливается при помощи процесса горячего прессования. Этот метод имеет ряд преимуществ по сравнению с остальными:

1. При транспортировке газа, потеря давления на 40% ниже.

2. Осадок накипи в 4 раза меньше.

3. Имеют более высокое среднее значение прочности и пластичности.

Холоднодеформированные котельные трубы – изготавливаются из трубной заготовки, которая поставляется из металлургических цехов. Получают данные вид труб путем холодной прокатки немерной и не мерной длины, которая согласуется сторонами. Широко применяются в химической промышленности, коммунальном хозяйстве и машиностроении. До момента поступления в продажу, холоднодеформированная труба проходит большое количество испытаний, которые включают в себя растяжение, сплющивание, изгиб, сжатие и раздачу. Данный вид труб цениться за счет своей высокой прочности, гибкой формы и точности размеров, а также за способность выдерживать высокие давления.

При заказе труб, в обязательном порядке должны обговариваться все доступные параметры труб: длина, диаметр, толщина стенок, кривизна труб, механические свойства, термическая обработка, а также ряд других показателей. Предел текучести для труб, также как и остальные показатели, должен согласовываться между производителем и потребителем. Труба стальная котельная требует широких познаний о себе, как при производстве, так и при покупке, в чем помогут наши квалифицированные специалисты.

В случае поломки котельной трубы, следует обратиться к фирмам производителям. Ремонт котельной трубы это довольно трудный процесс, который требует помощи квалифицированных специалистов. Цена ремонта, зависит от сложности поломки. В случае, когда поломку невозможно устранить, требуется полная замена котельной трубы.

Существует еще одна разновидность труб, которая используется в котельных установках. Дымовые котельные трубы – предназначены для вывода продуктов горения, обладающих высокой температурой. Они фиксируются в конечной части дымового пути. В связи с тем, что данный вид труб связан с выводом дыма, он характеризуется рядом свойств, к примеру, особая термостойкость. Изготавливаются они из листовой стали большой толщины, так как они обязаны выдерживать повышенные нагрузки.

Трубы для котельного оборудования – это важная составляющая всей котельной системы. Они проводят высокие температуры пара, а также выводят продукты горения (дым) наружу. Поэтому, при установке и во время эксплуатации, требуется уделять высокое внимание котельным трубам.

Стоимость котельной трубы зависит от ее диаметра и материала изготовления. Цены на котельные трубы, также напрямую зависят от способа изготовления, а также формы, длины, сечения и прочих характеристик.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

СП 41-104-2000

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО
СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ
(ГОССТРОЙ РОССИИ)

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 РАЗРАБОТАН Государственным проектным, конструкторским и научно-исследовательским институтом «СантехНИИпроект» при участии Государственного предприятия – Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве (ГП ЦНС) и группы специалистов.

2 ОДОБРЕН И РЕКОМЕНДОВАН к применению в качестве нормативного документа Системы нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России от 16.08.2000 г. № 79.

ОДОБРЕН для применения в странах СНГ протоколом № 16 от 02.12.99 г. Межгосударственной научно-технической комиссии по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС).

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий Свод правил содержит указания по проектированию вновь строящихся и реконструируемых автономных котельных, выполнение которых обеспечит соблюдение обязательных требований к котельным установкам, установленных действующим СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Решение вопроса о применении данного документа при проектировании и строительстве конкретных зданий и сооружений относится к компетенции проектной или строительной организации. В случае если принято решение о применении настоящего документа, все установленные в нем правила являются обязательными. Частичное использование требований и правил, приведенных в настоящем документе, не допускается.

В данном Своде правил приведены требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям отдельно стоящих, пристроенных к зданиям, встроенных в здания крышных котельных, исходя из условий обеспечения взрыво- и пожаробезопасности котельной и основного здания. Даны рекомендации по подсчету тепловых нагрузок и расходов теплоты, по расчету и подбору оборудования, арматуры и трубопроводов.

В разработке Свода правил принимали участие: В.А. Глухарев (Госстрой России); А.Я. Шарипов, А.С. Богаченкова (СантехНИИпроект); Л.С. Васильева (ГП ЦНС).

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

DESIGN OF INDEPENDENT HEAT SUPPLY SOURCES

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие правила следует применять при проектировании вновь строящихся и реконструируемых автономных котельных, предназначенных для теплоснабжения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения промышленных и сельскохозяйственных предприятий, жилых и общественных зданий.

Проектирование новых и реконструируемых котельных должно осуществляться в соответствии с утвержденными схемами теплоснабжения городских и сельских поселений, разработанными с учетом строительства автономных котельных.

При отсутствии утвержденной схемы теплоснабжения или при отсутствии в схеме вариантов автономных котельных проектирование допускается на основании соответствующих технико-экономических обоснований, согласованных в установленном порядке.

Настоящие правила не распространяются на проектирование автономных котельных с электродными котлами, котлами-утилизаторами, котлами с высокотемпературными органическими теплоносителями и другими специализированными видами котлов для технологических целей, котельных и котлов для поквартирных систем отопления и горячего водоснабжения.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 3262-75 (СТ СЭВ 107-74) Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 8731-87 (СТ СЭВ 1482-78) Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия

ГОСТ 8732-78 (СТ СЭВ 1481-78) Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент

ГОСТ 8733-74 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные. Технические требования

ГОСТ 8734-75 (СТ СЭВ 1483-78) Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент

ГОСТ 9544-93 Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Технические условия

ГОСТ 14202-69 Трубопроводы промышленных предприятий. Опознавательная окраска, предупреждающие знаки и маркировочные щитки

ГОСТ 15518-87 Аппараты теплообменные пластинчатые. Типы, параметры и основные размеры

ГОСТ 19281-89 (ИСО 4950-2-81, ИСО 4950-3-81, ИСО 4951-79, ИСО 4995-78, ИСО 4996-78, ИСО 5952-83) Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 21563-93 Котлы водогрейные. Основные параметры и технические требования

ГОСТ 27590-88Е Подогреватели водо-водяные систем теплоснабжения. Общие технические условия

СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий

СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование

СНиП 2.04.12-86 Расчет на прочность стальных трубопроводов

СНиП 2.04.14-88* Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов

НПБ 105-95 Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

ОНД-86 Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий

ПБ 03-75-94 (изд. 2000 г.) Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ)

ПБ 10-115-96 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением

РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений

3 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

3.1 Котельные по размещению подразделяются на:

– пристроенные к зданиям другого назначения,

– встроенные в здания другого назначения независимо от этажа размещения,

3.2 Тепловая мощность встроенной, пристроенной и крышной котельной не должна превышать потребности в теплоте того здания, для теплоснабжения которого она предназначена.

В отдельных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается возможность использования встроенной, пристроенной или крышной автономной котельной для теплоснабжения нескольких зданий, если тепловая нагрузка дополнительных потребителей не превысит 100% тепловой нагрузки основного здания. Но при этом общая тепловая мощность котельной не должна превышать величин, указанных в 3.3-3.5.

Для котельных, встроенных в производственные здания промышленных предприятий при применении котлов с давлением пара до 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ) и температурой воды до 115°С, тепловая мощность котлов не нормируется. Тепловая мощность котлов с давлением пара более 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ) и температурой воды более 115°С не должна превышать величин, установленных «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», утвержденными Госгортехнадзором России.

Крышные котельные для производственных зданий промышленных предприятий допускается проектировать с применением котлов с давлением пара до 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ) и температурой воды до 115°С. При этом тепловая мощность такой котельной не должна превышать потребности в теплоте здания, для теплоснабжения которого она предназначена.

Не допускается размещать крышные и встроенные котельные над и под производственными помещениями и складами категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности.

3.4 Не допускается встраивать котельные в жилые многоквартирные здания.

Для жилых зданий допускается устройство пристроенных и крышных котельных. Указанные котельные допускается проектировать с применением водогрейных котлов с температурой воды до 115°С. При этом тепловая мощность котельной не должна быть более 3,0 МВт. Не допускается проектирование пристроенных котельных, непосредственно примыкающих к жилым зданиям со стороны входных подъездов и участков стен с оконными проемами, где расстояние от внешней стены котельной до ближайшего окна жилого помещения менее 4 м по горизонтали, а расстояние от перекрытия котельной до ближайшего окна жилого помещения менее 8 м по вертикали.

Не допускается размещение крышных котельных непосредственно на перекрытиях жилых помещений (перекрытие жилого помещения не может служить основанием пола котельной), а также смежно с жилыми помещениями (стена здания, к которому пристраивается крышная котельная, не может служить стеной котельной).

3.5 Для общественных, административных и бытовых зданий допускается проектирование встроенных, пристроенных и крышных котельных при применении:

– водогрейных котлов с температурой нагрева воды до 115°С;

– паровых котлов с давлением насыщенного пара до 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ), удовлетворяющих условию ( t –100) V £ 100 для каждого котла, где t – температура насыщенного пара при рабочем давлении, °С; V – водяной объем котла, м 3 .

При этом в котельных, расположенных в подвале, не допускается предусматривать котлы, предназначенные для работы на газообразном и жидком топливе с температурой вспышки паров ниже 45°С.

Общая тепловая мощность автономной котельной не должна превышать:

3 ,0 МВт – для крышной и встроенной котельной с котлами на жидком и газообразном топливе;

1 ,5 МВт – для встроенной котельной с котлами на твердом топливе.

Общая тепловая мощность пристроенных котельных не ограничивается.

Не допускается размещение пристроенных котельных со стороны главного фасада здания. Расстояние от стены здания котельной до ближайшего окна должно быть не менее 4 м по горизонтали, а от покрытия котельной до ближайшего окна – не менее 8 м по вертикали. Такие котельные не допускается размещать смежно, под и над помещениями с одновременным пребыванием в них более 50 человек.

Не допускается проектирование крышных, встроенных и пристроенных котельных к зданиям детских дошкольных и школьных учреждений, к лечебным корпусам больниц и поликлиник с круглосуточным пребыванием больных, к спальным корпусам санаториев и учреждений отдыха.

3.6 Возможность установки крышной котельной на зданиях любого назначения выше отметки 26,5 м должна согласовываться с местными органами Государственной противопожарной службы.

3.7 Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельных должны определяться для трех режимов:

максимального – при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;

среднего – при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц;

Указанные расчетные температуры наружного воздуха принимаются в соответствии со СНиП 23-01 и СНиП 2.04.05.

3.8 Для теплоснабжения зданий и сооружений, имеющих дежурное отопление или в работе систем отопления которых допускаются перерывы, следует предусматривать возможность работы оборудования котельной с переменными нагрузками.

3.9 Расчетная производительность котельной определяется суммой расходов тепла на отопление и вентиляцию при максимальном режиме (максимальные тепловые нагрузки) и тепловых нагрузок на горячее водоснабжение при среднем режиме и расчетных нагрузок на технологические цели при среднем режиме. При определении расчетной производительности котельной должны учитываться также расходы тепла на собственные нужды котельной, включая отопление в котельной.

3.10 Максимальные тепловые нагрузки на отопление Q _{о max} , вентиляцию Q_{v max} и средние тепловые нагрузки на горячее водоснабжение Q_hm жилых, общественных и производственных зданий следует принимать по соответствующим проектам.

При отсутствии проектов допускается определять тепловые нагрузки в соответствии с требованиями 3.13.

3.11 Расчетные тепловые нагрузки на технологические процессы и количество возвращаемого конденсата следует принимать по проектам промышленных предприятий.

При определении суммарных тепловых нагрузок для предприятия следует учитывать несовпадение максимумов тепловых нагрузок на технологические процессы по отдельным потребителям.

3.12 Средние тепловые нагрузки на горячее водоснабжение Q_hm следует определять по нормам расхода горячей воды в соответствии со СНиП 2.04.01 .

3.13 При отсутствии проектов тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение определяют:

для предприятий – по укрупненным ведомственным нормам, утвержденным в установленном порядке, либо по проектам аналогичных предприятий;

для жилых и общественных зданий – по формулам:

а) максимальный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий, Вт

(1)

где q_o – укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление и вентиляцию здания на 1 м 2 общей площади, Вт/м 2 ;

А – общая площадь здания, м 2 ;

k ₁ – коэффициент, учитывающий долю расхода теплоты на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;

б) максимальный расход теплоты на вентиляцию общественных зданий, Вт

(2)

где k ₂ – коэффициент, учитывающий долю расхода теплоты на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. – 0,4, после 1985 г, – 0,6.

в) средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт

(3)

где 1,2 – коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещения от трубопроводов системы горячего водоснабжения (отопление ванной комнаты, сушка белья);

m – количество человек;

а – норма расхода воды в л при температуре 55°С для жилых зданий на одного человека в сутки, которая принимается в соответствии со СНиП 2.04.01;

b – то же, для общественных зданий; при отсутствии данных принимается равной 25 л в сутки на одного человека;

t_c – температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5°С);

с – удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кг × °С);

q_n – укрупненный показатель среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение, Вт/ч, на одного человека, принимается по таблице 1 .

Средняя за отопительный период норма расхода воды при температуре 55°С на горячее водоснабжение в сутки на 1 чел., проживающего в здании с горячим водоснабжением, л

Средний расход теплоты на одного человека, проживающего в здании, Вт/м

с горячим водоснабжением

с горячим водоснабжением с учетом потребления в общественных зданиях

без горячего водоснабжения с учетом потребления в общественных зданиях

Трубчатые нагревательные элементы для бойлеров

Трубчатый электронагреватель — ТЭН изобрели в середине XIX века, за 158 лет своего существования он стал незаменимым элементом многих бытовых приборов, связанных с активным нагреванием воды. ТЭН для водонагревателя является главной деталью — без него невозможна нормальная работа стиральных и посудомоечных машин, ни один электрический бойлер не сможет нагревать воду при отсутствии этой составляющей.

Назначение и разновидность

Для любого водонагревательного изделия ТЭНы являются основной деталью. Работают они от электрической сети, поэтому конструкторы используют их при разработке различных электронагревательных приборов от обычного чайника до автоматизированных бойлеров большой емкости.

ТЭН для водонагревателя конструктивно представляет собой герметически запаянную медную трубку со спиралью из нихрома внутри, которая расположена обычно в нижней части изделия или в исключительных случаях — сбоку. Нижнее расположение более приемлемо, потому что обеспечивает равномерный нагрев всего объема воды.

В зависимости от конструкции нагреватели подразделяются на «сухие» и «мокрые». Первые так называются из-за того, что не имеют контакта с водой — их корпус скрывает герметическая колба. Водонагреватели с сухим тэном используются для современных моделей. Производители считают такую конструкцию более долговечной, так как корпус нагревательного элемента не подвергается постоянному воздействию воды — отсутствие известковых отложений и накипи существенно продлевает срок эксплуатации ТЭН. Они не перегорят, если пользователь случайно включит бойлер без воды.

Тем не менее, самой распространенной моделью считаются мокрые или погруженные ТЭН. Некоторые пользователи считают, что это уже устаревшая модель и совершенно напрасно — они продолжают повсеместно эксплуатироваться в различных водонагревателях. Основным недостатком такого нагревателя считается склонность к частым поломкам из-за накипи и отложений, но по сравнению с сухим собратом их проще найти в продаже, легче заменить и они, естественно, дешевле.

Особенности конструкции

Стандартная конструкция мокрого нагревателя состоит из таких элементов:

• пустотелые изогнутые разными способами медные или нержавеющие трубки;
• внутри находится спираль из нихромовой нити;
• изолятором служит теплопроводное вещество — кварцевый песок или оксид магния.

Сухой или закрытый ТЭН для бойлера отличается наличием изолирующей колбы из керамики повышенной прочности. Иногда ее корпус делают из магниевого силиката или неорганического стеатита, но только не из металла. Нагревание происходит через эту защитную колбу, а сам трубчатый элемент с водной средой не контактирует, поэтому и служит долго.

Если рассуждать, какие же из видов ТЭН лучше, то надо сразу отметить, что имеются весьма существенные отличия в мощности и по конфигурации — для мокрых элементов существуют различия по применяемому креплению, формам изгиба и материалов для изготовления корпуса. Тип бака, используемого в бойлере, определяет форму нагревателя — по этой характеристике электронагреватель может изготавливаться прямого вида или согнутого, в различных направлениях. В основном корпусе ТЭН мокрого вида делают из меди и нержавеющей стали. Сухой ТЭН для установки в бойлер изготавливается в виде прямого стержня разной длины и диаметра — это зависит от объема бака, корпус делают из нержавеющей стали, а стеатитовое покрытие изготавливается конкретно для каждой модели.

Трудный выбор

Перед пользователями при покупке водонагревателя возникает естественный вопрос, какого типа нагревательный элемент будет лучше для бойлера. Для этого надо, как минимум, ознакомиться с их эксплуатационными характеристиками.

Стандартная установка всех нагревателей в изделиях — фланцевого типа. Таким образом достигается полный контакт с нагреваемой жидкостью, но на корпусе при работе появляются отложения и продукты коррозии, существенно замедляющие эффект теплоотдачи.

Процесс нагревания со временем эксплуатации увеличивается, что приводит к увеличению расхода электроэнергии. Конструкторы разных производителей применяют различные доработки, которые замедляют возникновение отложений и накипи, но мокрым ТЭН свойственно быстро выходить из строя, да и техническое обслуживание их довольно сложное.

Сухие нагреватели имеют более долгий срок службы из-за того, что их корпус практически никогда не контактирует с нагреваемой водой. Внутренняя часть емкости бака, как и фланцы крепления нагревателей, покрывается специальными эмалями на основе титана или стеклофарфора — такая защита от коррозии предотвращает возникновение отложений и накипи.

При долгой работе термонагреватели мокрого типа обрастают накипью, что может привести к пробою, и пользователь получит удар электрическим током через корпус изделия. У сухого варианта такая негативная возможность устранена, потому что между жидкостью и корпусом нагревателя установлена керамическая колба, являющаяся диэлектриком. Кроме этого, такой вариант полностью исключает перегрев корпуса нагревателя, сервисное обслуживание сокращается до минимума, но не исключается периодическая замена, хотя и во много раз реже.

Многие производители наладили выпуск водонагревателей большого литража с применением сразу двух видов ТЭН, что способствует высокой надежности и увеличению срока службы.

Статистические данные подтверждают, что закрытые нагревательные элементы эксплуатируются в три раза дольше, чем их открытые собратья — мокрые служат не более 5-ти, а сухие не менее 15 лет. Стоимость открытых нагревателей гораздо ниже, они практичнее при ремонте, но, если вы не планируете техническое обслуживание своего водонагревателя, то лучше сделать выбор в пользу сухого варианта.

Какие выпускаются нагреватели

Различные модели водонагревателей отличаются нагревательными устройствами, поэтому надо знать их особенности, чтобы подобрать для своего бойлера идентичный ТЭН.

Аристон

Знаменитый концерн из солнечной Италии отдает предпочтение нагревателям из нержавеющей стали с хромоникелевым составом, но с медной оболочкой. Фланец делается из латуни — это способствует повышению тепловой мощности не менее 1,5 кВт. ТЭН такого исполнения применяются во всех водонагревателях, как малолитражных видов, так и фолиантах, рассчитанных на не одну сотню литров. Стоимость нового аналогичного элемента находится в пределе 1,5— 2,0 тыс. рублей.

Thermex

Еще одна итальянская компания снабжает свои изделия сразу двумя видами нагревателей, что значительно сокращает время нагревания воды — один с мощностью 1 кВт, а другой 1,5 кВт. Работают они вместе или по отдельности, что позволяет пользователю отрегулировать процесс нагревания по своему усмотрению. Корпус сделан из сплава, на который есть зарегистрированный патент, состав держится в секрете. Большой плюс — вместо них можно ставить ТЭН от других производителей, например, Атлантик или Гарантерм.

Горение

Словенская компания использует нагреватели трубчатого типа, но покрытые защитой из стекловидной глазури или стеклофарфора, аналогичной с эмалью, покрывающей внутреннюю поверхность емкости. Таким образом разработчики успешно борются с появлением накипи и известкового налета, что приводит к частым поломкам этой детали. Вода нагревается до оптимальной температуры в 90 0 C, поэтому при замене и установке нагревателя от другого производителя пользователю надо снизить до 60 градусов, чтобы нагреватель не перегорел.

Возникающие неполадки

Приведем краткий список распространенных неисправностей в работе нагревательных элементов.

1. Когда из крана бежит холодная вода, то это сигнал о том, что произошло нарушение в соединении ТЭН — термостат.
2. Если изделие то включается, а затем выключается — это первый сигнал о том, что на нагревателе образовалась довольно толстая накипь или слой известкового налета.
3. Когда при самостоятельной установке пользователь допустил различные ошибки из-за неопытности, то в емкости может возникнуть весьма внушительная воздушная подушка, которая не дает ТЭН нагревать воду.

Любую неисправность гораздо легче предупредить, нежели потом устранять, прилагая определенные усилия и финансовые вливания.

Алгоритм замены

Замена ТЭНа в водонагревателе весьма трудоемкая операция и проводится она строго по определенному регламенту:

• отключить изделие от электрической сети;
• произвести полный слив воды;
• снять водонагреватель с креплений и перевернуть его для удобства проведения всех работ;
• открутить крепление нижней панели, сфотографировать расположение и порядок подключения проводки;
• отсоединить провода от ТЭНа и извлечь его из корпуса бака;
• произвести очистку налета и накипи, если повреждения корпуса не обнаружено, то установить нагревательный элемент на место;
• в случае замены устанавливаем новый ТЭН, делаем сборку в обратном порядке.

Специально для неопытных пользователей, чтобы помочь им осуществить такую операцию правильно, есть видео сюжет, где в бойлере проводит замену ТЭН опытный мастер:

Устройство ТЭН: конструкция и принцип работы трубчатого нагревателя

Как устроен электрический ТЭН? Как он работает? В чем заключаются особенности его конструкции? Как рассчитать спираль нагревателя? Ответы на эти вопросы вы найдете в статье.

Содержание статьи:

ТЭН, или трубчатый электрический нагреватель – один самых популярных источников образования тепла в бытовых и промышленных установках. Это необходимый элемент печей, сушильных камер, бытовых приборов, отопительных приборов и промышленных и бытовых установок, полиграфического оборудования и так далее.

Устройство электрического ТЭНа

Конструкция ТЭНов включает в себя следующие составляющие:

• металлическая трубка;
• спираль;
• наполнитель;
• керамический изолятор;
• контактный стержень.

Спираль полностью загерметизирована в металлической трубке и соединена с контактным стержнем, наружный край которого имеет необходимые выступы для соединения с элементом, подающим электрический ток. Такая конструкция ТЭНов исключает возможность короткого замыкания и обеспечивает равномерное распределение нагрева по всей поверхности металлической трубки.

Изолирующим наполнителем спирали от трубки тэна, является периклаз, минерал состоящий из оксида магния иногда с примесями оксида железа, оксида марганца и оксида цинка.

Металлическая трубка нагревателя изготавливается из сплавов:

• чистой латуни (рис. 1) и меди (рис. 2). Эти материалы трубки ТЭНов обязательно используются с покрытиями;
• стали. Сталь может быть как нержавеющая (рис. 3), так и углеродистая (рис. 4), это зависит от особенностей конструкции и работы ТЭНа;
• алюминия (рис. 5)

Она может иметь различный диаметр, от 6 до 19 мм. Конструкцию блочного тэна возможно укомплектовать датчиком температуры и предохранителем от перегрева.

Выбор металлов и их сплавов зависит от рабочей среды ТЭНа. Это могут быть щелочи и кислоты, воздух с низкой и высокой концентрацией активных газов, различные металлические поверхности, которые будут соприкасаться с ТЭНом, жировые соединения и водные растворы.

В качестве нагревательного элемента выступает токопроводящая фехралевая или нихромовая спираль. Фехралевая спираль представляет собой железный сплав с добавками меди, марганца, алюминия, титана и других металлов. Основными достоинствами спирали из фехраля или его разновидностей (еврофехраля, суперфехраля) являются низкая цена, высокое удельное сопротивление и жаропрочность.

Спираль из нихрома представляет собой сплав никеля и хрома и обладает теми же характеристиками, что и фехралевая, но основное отличие фехралевой и нихромовой спиралей – в открытом виде удельная температура работы: фехралевая спираль выдерживает максимальный разогрев до +1400 °С, а спирали из нихрома до 1200 °С.

Контактный стержень может иметь патронную либо одноконцевую форму. По сфере эксплуатации часто различают воздушные, водные или масляные ТЭНы. Нагревательные элементы, которые используются в различных газообразных сферах, также относят к воздушным.

Принцип работы ТЭНа

Знание конструкции ТЭНа необходимо для понимания принципа его работы. Спираль, расположенная внутри теплового нагревательного элемента, специально изготовляется из термоэлектрического сплава. Это свойство позволяет ей проводить через себя электрический ток, сильно нагреваясь, но не расплавляясь при этом. Материал, который окружает спираль – диэлектрик, и благодаря ему тепло не только отлично передается в соседние среды, но и распределяется по ней, что обеспечивает равномерное прогревание металлической оболочки, и, как следствие, рабочей среды ТЭНа.

Преимущества и недостатки ТЭНов

Популярность электрического нагревательных элементов подобного плана обусловлена их высокой надежностью, разнообразием форм, длительным сроком эксплуатации, возможностью работать в самых разных условиях, как в бытовых, так и в производственных приборах и установках.

• универсальность – ТЭНы используют практически во всех сферах промышленного и народного хозяйства;
• широкий выбор сред работы – в силу достаточно значительного диапазона рабочих температур, верхний предел которого может достигать 650 градусов Цельсия, ТЭНы можно использовать в установках инфракрасного, кондуктивного и конвекционного нагрева;
• надежность – апробированная более чем за столетие конструкция ТЭНов была методом проб и ошибок приведена к оптимальным пропорциям и параметрам сплавов, размеров, соотношений всех элементов;
• безопасность обслуживания;
• низкая взрывоопасность;
• не боятся вибраций, ударов, перепадов температур и давления;
• доступность и широкий ассортимент.

Недостатки:

• при использовании в качестве материала спирали и трубки сплавов никеля, меди, других дорогостоящих металлов, повышается цена ТЭНа;
• невозможность ремонта в случае выхода из строя. Принцип работы электрического ТЭНа подразумевает, что после серьезных поломок конструкцию проще заменить, чем чинить;
• склонность к образованию налёта
• ограниченный срок службы.

Методика расчета спирали нагревателя ТЭНа

Самый простой способ расчета спирали – по таблице токовых нагрузок. Если такой способ по каким-либо причинам не может быть использован, то следует обратиться к формуле допустимой удельной мощности, которая является соотношением мощности нагрева спирали в Вт к площади поверхности спирали. Расчет выполняется в зависимости от температуры поверхности нагревателя и скорости отведения от нее тепла.

В большинстве случаев мощность спирали ТЭНа закладывается производителями в диапазоне от 0,01 до 12 КВт. Максимально возможная мощность подбирается в зависимости от следующих показателей:

1. диаметр оболочки тэн
2. материал оболочки тэн
3. среда эксплуатации
4. развернутая длина трубки тэн
5. длина греющей части

Нарушения удельной мощности ТЭНа

Для того, чтобы ТЭН работал в рамках эксплуатационных параметров, необходимо, чтобы удельная мощность соответствовала допустимым нормам. Значительное превышение или снижение удельной мощности может привести к сбоям в работе элемента. Если при снижении мощностей ТЭН не сможет обеспечить необходимую теплоотдачу, то в случае значительного увеличения мощности он может перегореть, и потребуется его замена.

Итоги

Устройство ТЭНа – продукт многолетней разработки. Долгий путь его создания привел к тому, что конструкция трубчатого нагревательного элемента позволяет получить максимум тепла при минимальных затратах и вложениях, недостатки этого типа нагревательных элементов весьма условны и легко решаемы, а расчеты, необходимые для корректной эксплуатации, просты в выполнении.

ТЭНы для водонагревателей, виды и преимущества

Бойлер с ТЭНом сегодня является одним из самых популярных бытовых устройств, наряду с электроплитой, холодильником и стиральной машиной. Его покупают не только пользователи, у которых в домах отсутствует централизованное ГВС горячее водоснабжение, но и те, кто его имеют, но не хотят больше зависеть от вечных проблем снабжающей организации. Кроме того немаловажным является тот факт, что такой вид автономного снабжения ГВС является экономически выгодным.
Аббревиатура ТЭН означает трубчатый электронагреватель. В конструкции электробойлера ГВС он отвечает за нагрев воды в баке и выполнен из корпуса в форме металлической трубки, заполненной электроизоляционным материалом, проводящим тепловую энергию. Внутри этой конструкции проходит нить из электропроводных сплавов.

Виды конструкций ТЭНов

Сфера использования ТЭНов крайне широка, они используются в разных отраслях промышленности и многих знакомым покупателям бытовых приборах: чайники, кофеварки, электроплиты, электрофритюрницы, котлы и нагреватели для горячей воды. Понятно, что при таком разнообразии конструктивных форм и принципов функционирования современных ТЭНов, производители водяных подогревателей не смогли обойти их стороной и стали успешно их устраивать в баках, тем самым увеличив их популярность и востребованность в бытовом секторе экономики.

Несмотря на то, что внешне все бойлеры практически идентичные — они имеют конструкционные отличия по параметрам и внешнему виду ТЭНов. Их группируют по принципу взаимодействия с нагреваемой средой — «сухие» и «мокрые», по металлу из которого они изготовлены — стальные, медные и нержавеющие. ТЭН для водонагревателя — главный его узел, поэтому выбирая марку нагревателя, покупатель должен обратить внимание на его конструкцию и мощность, от этого будет зависеть не только качественный нагрев ГВС, но и срок службы. Из опыта эксплуатации водоподогревателей известно, что «мокрый» тип служит от 5 до 10 лет, а «сухой» способен проработать свыше 15 лет.

Выбор правильного нагревателя зависит от качества водопроводной воды:

1. Для источников с «жёсткой» водой, в которой присутствует большое количество солей кальция и магния, лучше использовать нагревательный элемент из меди.
2. Жесткость воды визуально может установить каждая домохозяйка по количеству отложений в чайнике или стиральной машине.
3. Если вода коррозионно-активная с повышенной концентрацией железа, что можно заметить по рыжим отложениям в чайнике или в бачке унитаза, лучше использовать нержавейку.
4. Нейтральная вода очень редкое явление в питьевом водоснабжении России, но таким счастливым пользователям рекомендуют использовать стальные элементы, которые значительно дешевле.

Выбирая ТЭНы водонагревательные для замены в бойлере, очень важно купить «оригинал», поскольку только они могут реально продлить срок работы нагревателя, особенного проточного типа.

Мокрый элемент

Нужно отметить, что такой нагреватель относится к самым востребованным и распространённым. Он работает при непосредственном контакте с нагреваемой средой, которая при этом оказывает разрушительное действие на него: накипь и коррозионное повреждения. Несмотря на то, что коррозионная стойкость меди (Cu) достигается за счет образования сложной защитной поверхностной пленки при взаимодействии с водой. Тем не менее коррозионные процессы у меди, протекают хоть и не так активно, как у стали, но все же имеют место. Скорости коррозии в воде медных материалов находятся в диапазоне от 0,025 до 0,0025 мм/год.

Конструкционно мокрые ТЭНы для водонагревателей выполняются из медных, стальных и нержавеющих металлов и имеют следующие элементы:

1. Металлическая труба.
2. Спиральный элемент, чтобы безопасно нагреть окружающую среду.
3. Диэлектрический наполнитель, какой используют для защиты от перенапряжения в конструкции.

Между собой они отличаются ценовыми показателями и сроками службы, самые дешевые и недолговечные — стальные, самые дорогие с большим периодом работы — нержавейка, медные расположены примерно в середине между этими показателями. Производители бойлеров работают над тем, чтобы увеличить надежность и срок службы «мокрых» элементов. Хорошим примером этого является продукция российской компании THERMEX. При необходимости быстрой смены ТЭНа специальной конструкции трубки выполняют полный слив воды, что удобно для дачных агрегатов.

Сухой нагреватель

Основная задача сухого ТЭНа — выполнить нагрев воды без прямого контакта с ней. В сфере водонагревательного оборудования такая технология появилась сравнительно недавно, но уже доказало свои преимущества, особенно для районов с низким качеством воды. Из-за того, что отсутствует непосредственное взаимодействие с агрессивной средой, требования по качеству воды снижаются, а нагревательный элемент одинаково хорошо работает в любой водопроводной воде. Для потребителей очень важен то, что бойлер с сухим ТЭНом чистить не нужно, а вероятность коротких электрозамыканий из-за пробитого корпуса, снижена до минимума.

Водонагреватели с сухим ТЕНом классифицируется по группам в зависимости от наполнителя колбы, от чего зависит, сколько он будет стоить:

1. воздушные;
2. масляные;
3. с белым песком.

По эффективности менее качественным является первый тип ТЭНа для бойлера из-за низкой теплопередачи. Третий тип самый эффективный, его используют в таких аппаратах, как Atlantic. Они показали хорошую долговечность, надобность в их смене возникает редко, а процесс замены такого элемента выполняется быстро и без лишней нагрузки.

Медный элемент ARISTON

Это самый распространенный вид нагревательных элементов с повышенной теплопроводностью, который обеспечивает более качественный и быстрый процесс нагрева. Материал колбы, имеет антибактериальные качества и способен выдержать высокое давление воды.

ТЭН для Ariston, преимущество медных нагревателей:

1. Доступные цены и простота обслуживания по сравнению с титановым аналогом.
2. Универсальность, их используют для того чтобы жидкость могла нагреваться в разно-температурных режимах.
3. Пластичность, хороший материал для обработки при выполнении сложных конструкций ТЭНа для водонагревателя Аристон.

Тем не менее, медный медному, тоже рознь. Качество таких ТЭНов очень сильно зависит от бренда, а серьезный производитель никогда не откроет секреты своего мастерства. На российском рынке лучшими считаются ТЭНЫ «ARISTON» итальянских водонагревателей.

Они отличаются рядом особенностей:

1. Выполнены из сплава хромо никеля с медью.
2. Обладают высоким коэффициентом теплоотдачи, из-за наличия в конструкции латунного фланца.
3. Встроенный терморегулятор, который отключает бойлер при достижении температуры 85-95 °С.

Нержавеющий ТЭН

Данный ТЭН нагревательный это самый долговечный. Он выполнен из тонкой нержавеющей трубки толщиной 1.0-1.2 мм, в которой установлен спиральный провод с большим электросопротивлением. Концы ее соединяют с контактным выходам к напряжению 220 В. Конструкция допускает работу с агрессивными жидкостями с температурой более 450 С.

Устройство нержавеющего ТЭНа нагревательного:

1. Греющая спираль — нить из нихрома.
2. Защитная колба — трубка.
3. Наполнитель с высокими электроизоляцией и теплопроводностью, обычно это периклаз, обработанный высоким давлением он превращается в монолитную конструкцию со спиралью ТЭНа.
4. Втулка для герметизации конструкции в бойлере.
5. Контактные выводы изолируются от трубки, а торцы обрабатывают кремнийорганическим герметиком — влагозащитным лаком, что удобно для напольных конструкций.

Важность ТЭНа

ТЕН для нагревания воды отвечает в аппарате за преобразование электроэнергии в тепловую, в результате джоулевого нагрева. Который, определяется, как количество выделенного тепла, при прохождении тока. Поскольку ток, проходя через такой элемент, получает сопротивление, ТЭН нагревается и в отличие от эффекта Пельтье, процесс не связан с направлением движения электротока, а электрическая энергия практически полностью преобразуется в тепло. Далее энергия сквозь изоляционную среду поступает к оболочке нагревателя и передается воде в баке бойлера. Таким образом, процесс передачи тепла — конвекционный, а потери в такой конструкции минимальные.

Важно! Конструктивно элементы выпускаются с определенной мощностью, при этом температура нагрева на поверхности спирали может достигать 750 °С и выше.

Варианты ТЭНов

Лучшие модели водонагревателей обязаны своим продуманным конструкциям электротэнов. К самым удачным конструкциям можно отнести бренды:

1. ТЭН Аристон. Итальянский концерн выпускает в основном элементы из
   нержавеющей стали с хромоникелевым составом и усиленной медной оболочкой. Латунный фланец повышает тепловую мощность до 1.5 кВт. Такие нагреватели устанавливаются в агрегатах от 50 до 100 литров. ТЭНы Аристон имеют цену по состоянию на 01.09.2019 года не более 2000 руб.
2. Горение. ТЭНы словенской компании трубчатого типа, с защитным покрытием из стекловидной глазури или стеклофарфора, аналогичного эмалевому покрытию внутренней поверхности емкости. Такая обработка помогает успешно бороться с появлением накипи, в связи с чем вода может безопасно нагревается до температуры 900C. Стоимость комплекта 2.4 кВт по состоянию на 01.09.2019 года — 7800 руб.

100 литровый водонагреватель

В марках Atlantic, Thermor Steatite Cube и VM объемом до 100 литров устанавливают
керамический блок 2.100-2.500 кВт, который относится к «сухому» стеатитовому типу.
Он выполнен из 2-х спиралей сопротивления, вложенных в специальные пазы керамических вставок. Они изготавливаются из высококачественных материалов на современном оборудовании, что создает ряд преимуществ по сравнению с обычными конструкциями:

1. Повышенная поверхность теплообмена;
2. защита керамического блока от накипеобразования;
3. долгий срок службы и хорошая ремонтопригодность.

Технические данные блока 2.100 кВт:

• Количество керамических вставок — 7 ед;
• диаметр вставок — 46.5 мм;
• тепловая мощность — 2.100;
• напряжение сети в устройствах, как круглой так ипрямоугольной формы бака
  — 220/230 В;
• материал фланца — керамика;
• размер фланца — 58.0 мм;
• материал 2 вывода — М5 медь;
• длина — 365.0 мм;
• цена закомплект посостоянию на 01.09.2019 года — 2410 руб.

Этот керамический блок подходит для большинства котловых моделей DRAZICE и ATLANTIC.

80 литровый бойлер

Для объема бака 80 литров удачно применяются ТЕНы на водонагреватель
с термостатом RCT 2500 Вт 70oС 60303, способные отключать агрегат при достижении температуры воды в баке при 70 С. Конструкция подключается к емкости одной прокладкой, резьбой 42 мм. Тип нагревателя «мокрый» материал — медь.

• Тепловая нагрузка — 2500 Вт;
• параметры работы сети — 220/230 В;
• материал/диаметр фланца — латунь/42.0 мм;
• диаметр медной колбы — 8.5 мм;
• длинна трубки — 275.0мм;
• цена закомплект по состоянию на 01.09.2019 года — 2100 руб.

Модель может быть установлена для большинства моделей Ariston, Real, Thermex, «Электролюкс» с объемом емкости 80 литров

50 литровый подогреватель воды

Для этих типоразмеров бойлеров наиболее удачным считается сухой ТЭН Gorenje Electrolux, мощностью 900 Вт, гонконгской компании SKL Kaneta.
Устройство сухого типа имеет фланец для подключения к корпусу аппарата с фиксирующим винтом. Обычно на фланце расположены две колбы — ТЭНа и термостата.

• Тип нагревателя — «сухой»;
• тепловая мощность: 0.900 кВт;
• длина элемента — 400.0 мм;
• диаметр колбы — 12.0 мм;
• диаметр фланца — 63 мм;
• материал фланца — медь;
• цена закомплект по состоянию на 1.09.2019 года — 960 руб.

Обратите внимание! Используются данный ТЭН исключительно для моделей Gorenje Electrolux Амина, Термекс, Гарантерм емкостью не выше 50 литров.

30 литровый водонагреватель

ТЭН для бойлера на фланце D-63мм и мощностью 0.7 кВт производства компании Термекс предназначены для бытового и промышленного применения. Изготовлены из медной трубы на латунной гайке с гнездом под магниевый анод М4, его иногда могут комбинировать с другим более мощным элементом до 1.5 кВт.

• Тип нагревателя — «сухой»;
• тепловая мощность — 0.700 кВт;
• напряжение сети — 220/230 В;
• материал фланца — латунь;
• размер фланца — 63.0 мм;
• материал ТЭНа — медь;
• гнездо под магниевый анод — резьба М4;
• длина — 180.0 мм;
• цена закомплект по состоянию на 01.09.2019 года — 810 руб;
• применение для бойлеров на 30 литров «Термекс» (Thermex), Амина, Гарантерм.

Преимущества ТЭНа мокрого типа

Эти греющие элементы имеют прямой контакт с водой в баке. Внутри колбы они заполняются теплопроводным материалом — магниевым оксидом или песком. Базой нагревателя — витая проволока из нихрома.

Особенности открытых ТЭНов:

• Тип крепления — гаечные/фланцевые. Последние могут выполняться путем литья или штамповки.
• Устройство гнезда для анода с резьбой М4.
• Конструкционная форма — прямые/гнутые, в зависимости от конструкции накопительного бака агрегата.

Основными преимуществами таких конструкций является скорость нагрева, простота и низкие цены.

Плохое качество водопроводной воды способно значительно снизить срок эксплуатации. Фланцевое крепление таких конструкций также способствует высокой коррозионной скорости и накипеотложения, что приводит к преждевременному выходу элемента из строя и повышенному расходу электроэнергии на нагрев единицы горячей воды.

Дополнительная информация. В последнее время для уменьшения негативного воздействия среды поверхность колб элементов покрывают стекловидной эмалью.

Долговечность ТЭНов сухого типа

Закрытый или «сухой» элемент для водонагревателя выполнен в форме полностью изолированной конструкции от воды, в виде керамической колбы с повышенными прочностными характеристиками. Она изготавливается из силиката магния или стеатита, а элемент из нержавейки. Поэтому теплообмен с нагреваемой средой происходит через внешний кожух элемента.

Преимущества «сухого» элемента:

• Высокая степень безопасности, практическая нулевая возможность короткого замыкания в нагревательном элементе;
• простота обслуживания;
• длительный срок работы;
• экономичность;
• ремонтопригодность;
• возможность использования в конструкции бойлеров скосвенным нагревом.

Отзывы

Выбирая электрический водонагревателя для своих нужд, покупатель должен руководствоваться не только мощностью, но и его ремонтопригодностью. Сегодня не существует «вечных» бойлеров, рано или поздно, в каждом агрегате, но придется заменить ТЭН или магниевый анод. Для того чтобы это было случалось как можно реже, изначально выбирают марку нагревателя с большим сроком службы. Чаще всего пользователи выбирают «сухие» конструкции нагревателей.

Иван, 36лет, Ленинградская область поделился опытом: «Купил модель Аtlantic Steatite VM080 d400-2-bc с „сухим“ ТЭНом, 6 лет назад. Выбирал модель с большим сроком гарантии 7 лет. Производитель рекомендовал замену анода 1 раза в 4 года, не выдержал менял после 3 лет эксплуатации, но накипи в корпусе практически не было, может это связано с тем, что в нашем районе очень мягкая питьевая вода. Поэтому думаю, что свой гарантийный срок аппарат отработает и даже более того».

Владимир, 29лет, г. Кострома рассказал обособенностях «мокрого» медного нагревателя: «Купил бойлер на 50 л марки Аристон с медным ТЭНом. Через два года он стал шуметь и долго нагреваться. Почитал в инструкции — признаки накипеотложения. Производитель рекомендовал чистку через 1-1.5 года, так что бойлер вложился в этот параметр. Открыл, вынул ТЭН, почистил от накипи, в том числе и раствором лимонной кислоты, все получилось. Теперь бойлер работает как новый».

Электрические бойлера стали незаменимым устройством для многих пользователей. Тем не менее, нагрев воды требует много электричества. Согласно статистическим данным, примерно 12 процентов от среднего потребления энергии дома, расходуется на нагрев воды. Количество энергии, которую потребляет нагреватель, напрямую зависит от конструкции ТЭНа. Поэтому, если пришло время установить новый водонагреватель важно учесть все его характеристики.