Статья из журнала «С.О.К.» о каскадных котельных

В последнее время многие известные европейские производители котельного оборудования разработали и успешно применяют систему «каскада» из настенных газовых или электрических котлов. Одной из первых,  данную организацию работы котлов, разработала и воплотила в жизнь фирма «Thermona» из Чехии. Затем, видя неоспоримую экономическую выгоду от применения каскадов, данный принцип совместного использования нескольких настенных газовых котлов (преимущественно конденсационных) применили Wiessman, BAXI и другие.

Так что же такое «каскад котлов»

Необходимо понимать разницу, что каскад котлов это ни в коем случае не параллельное их подключение, где каждый из котлов работает отдельно, но в одну систему отопления (вентиляции и др.).  

Каскад  – это совместное гидравлическое и электрическое подключение нескольких котлов, объединенных единой системой управления и работающих для обеспечения нагрева теплоносителя для одного и того же объекта.

Есть каскадные подключения, где управление происходит посредством плавной модуляции мощности от минимальной мощности одного из котлов до максимальной мощности всей котельной – например, Thermona.  Существует и управление работой котлов посредством каскадного выключателя, который в процессе работы просто отключает несколько котлов или их включает, не используя возможности их индивидуальной модуляции. Но в любом случае, система под единым управлением, получающая данные о необходимых температурах «подачи» отопления и комнатной, а также имеющей возможность работать, используя данные датчика наружной температуры гораздо более гибкая и экономичная чем один котел или параллельное включение группы котлов.

В технике отопления, каскадная котельная является поистине новаторским методом для оптимизации систем с большой мощностью. Вместо одного мощного котла, который должен работать и при незначительных теплопотерях объекта, в каскадном решении, в разный момент времени работает столько котлов, сколько необходимо для компенсации моментальных теплопотерь объекта. Необходимое количество включенных котлов регулируется электроникой. Такая работа каскадной котельной как раз и является оптимальным энергосберегающим режимом.

Практика подтвердила, что в отопительный сезон отдельный котел используется в среднем на 30%. Это малая нагрузка и неэффективная работа. В противоположность этому, каскадная система обеспечивает необходимую мощность постепенно, подключая один за другим несколько «малых» котлов, вместо одного большого. С помощью каскадного регулирования с программным управлением, устраняются неприятные проблемы с определением оптимального соотношения мощности котельной к потреблению тепла. Широкий диапазон управления мощностью каскада, позволяет длительно работать при низких температурах отопительной воды, что уменьшает расходы на тепловое излучение. Повышается тепловой комфорт пользователя. Неоспоримым шагом вперед является выделение для подготовки горячей воды одного или нескольких котлов из состава каскадной котельной. Эти котлы работают в летнем режиме, без использования основной массы оборудования, предназначенного только для отопления. В то же время, котлы с возможностью работы на горячую воду, при отсутствии в ней необходимости, работают и на систему отопления. Данная особенность, позволяет по новому взглянуть на определение суммарной необходимой мощности котельной, при условии возможной аккумуляции горячей воды в бойлерах косвенного нагрева.

Технические особенности «каскадной котельной»

Значительным шагом вперед в истории развития каскадных котельных стала система коммуникации между котлами посредством не каскадного переключателя, а устройствами коммуникации  (интерфейсами), позволяющими обмениваться информацией между котлами и одновременно плавно регулировать мощность всех котлов в каскаде. Это означает не только достижение оптимальных параметров мощности в каждый момент работы, но и моментальный доступ к информации о состоянии всей котельной и параметрах её работы, а так  же диагностики неисправностей котлов и другого оборудования. Современная каскадная котельная-это действительно «интеллектуальная система» с полностью автономным режимом работы без обслуживающего персонала. Техническое решение каскадной котельной имеет оптимальную цену, продуманное программное обеспечение и широкие возможности применения.

В связи с тем, что в разный момент времени может работать любое количество котлов из системы каскадной котельной и существует необходимость установки основного насоса отопления, производительность которого превышает возможности котлового насоса,  между контуром каскада и насосом отопления требуется установка гидравлического разделителя. Заводы изготовителя котельных предлагают свои размеры и конфигурации гидравлических разделителей и при монтаже котельных, к требованиям производителей обязательно надо прислушаться. Так как неправильно подобранный гидравлический разделитель (или неправильно установленный) может нарушить всю работу котельной.

Необходимыми элементами в работе каскадной котельной являются температурные зонды, измеряющие температуру на «подаче», датчики и регуляторы. Система продумана так, что температура  на выходе из котельной может поддерживаться с точностью до одного градуса, что немаловажно для таких систем, как приточная вентиляция.

Эксплуатация каскадной котельной настолько экономична, что в некоторых случаях окупает вложения уже через 1-3 месяца. Принцип погодозависимого регулирования температуры теплоносителя в каскадной котельной, позволяет экономить до 30% газа или электричества. Для этого необходимо в систему управления встроить датчик наружной температуры.. Современные устройства GSM – дозвона, свето-звуковой сигнализации, а также интернет-коммуникации дают возможность абсолютного контроля за состоянием котельной.

Самый простой способ организации каскада – это применение в комплектации только интерфейсов коммуникации, без использования интерфейса управления,  программатора  и датчика наружной температуры. Такая схема может быть  востребована, когда каскад подает теплоноситель заданной одной и той же температуры (например, 75-80ºC). Это  можно применить при подготовке теплоносителя для теплообменника бассейна. В случае более сложной организации теплоснабжения, применяются программаторы, которые дают возможность поддерживать заданную температуру в помещении, отображать состояние котельной, оповещать об аварийных остановках котлов. Разработаны щиты управления каскадами, которые сочетают в себе все необходимые функции контроля за состоянием  оборудования котельной, регулировки температур в различных контурах отопления и передачи данных в интернет. Такие системы управления являются передовыми разработками в области современной диспетчеризации котельных.

В каскадной котельной различные производители объединяют разное количество котлов. Например, каскад THERM , позволяет объединять в себе до 16 газовых настенных котлов или 32 электрических. Поэтому максимальные мощности котельных необходимо уточнять у завода-изготовителя. Но в отдельных случаях, в одном помещении котельной, может находиться два и более каскадов.

Условия размещения

Достоинство каскадной котельной из настенных котлов в том, что он может размещаться в любом разрешенном месте (пристроенная, встроенная, отдельно стоящая, крышная котельная и др.) Очень удобно ставить каскад в крышной котельной. Незначительная масса основного оборудования, малое количество теплоносителя, возможность принудительного отвода дыма от каждого котла дешевой дымовой трубой заводского изготовления – вот те преимущества каскада из настенных котлов, по отношению к одному-двум стационарным котлам, установленным на крыше. Были случаи, когда приходилось добавлять каскад из настенных котлов, к котельной из двух стационарных, по причине превышения предельной массы и необходимости обеспечения заданной тепловой нагрузки. Немаловажный вопрос ремонта и замены оборудования в процессе эксплуатации. Безусловно, заменить стационарный многотонный котел, установленный на крыше многоэтажного дома гораздо сложнее, чем отремонтировать или заменить настенный котел, максимальная масса которого не более 90-100 кг.

Котлы в каскадной котельной могут устанавливаться «в линию» или «спина к спине». Второй способ уменьшает линейные размеры котельной, в случае, если устанавливается большое количество котлов.

Потенциальные заказчики каскадных котельных

Котельные такого типа применимы во всех областях народного хозяйства. Но максимальное применение они находят в системах автономного теплоснабжения одного или группы объектов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Задача – не строить теплотрассу, которая, безусловно, имеет теплопотери и нуждается в периодическом обслуживании и замене. Неоспоримо выгодны каскадные котельные для гостиниц, ресторанов, частных домов, автоцентров, больших и малых зданий магазинов. Одним словом это котельные для тех, кто умеет считать деньги и для кого лозунги об  энергосбережении и энергоэффективности – не пустой звук. Окупаемость такой системы составляет в среднем 2-3 года, а срок службы – 15-20 лет.