Основні несправності в опалювальних котлах

Типи опалювальних котлів та їх особливості

Газові котли – найпоширеніший тип опалювального обладнання в Україні. Вони працюють на природному або зрідженому газі та відрізняються високою ефективністю (до 95%), економічністю та зручністю експлуатації. Серед газових котлів виділяють:

• Конвекційні (димохідні) - класичні моделі з відкритою камерою згоряння, що потребують димоходу для відведення продуктів згоряння. ККД таких котлів складає 80-85%.
• Конденсаційні - сучасні котли із закритою камерою згоряння та додатковим теплообмінником, який уловлює тепло газів, що відходять. Це дозволяє підвищити ККД до 98% та скоротити витрати газу на 15-20%.

Електрокотли - оптимальний вибір для будинків та квартир без підключення до газової магістралі. Вони компактні, прості в монтажі та керуванні, не вимагають встановлення димаря. Головний недолік - висока вартість електроенергії, яка в 2-3 рази вища за ціну на газ.
ККД електрокотлів близький до 100%, але з урахуванням втрат під час виробництва та транспортування електроенергії реальна ефективність становить 35-40%. Тому для опалення електрикою краще використовувати теплоакумулятори та нічний тариф, що дозволяє скоротити витрати на 50%.
Середня потужність електрокотла для будинку 100-150 м - 15-20 кВт. При споживанні 2000 кВт·год на місяць та ціні електроенергії 1,68 грн/(кВт·год) витрати на опалення становитимуть близько 3400 грн.

Твердопаливні котли – економічне рішення для будинків без централізованих комунікацій. Вони працюють на дровах, вугіллі, пелетах, брикетах та інших видах біопалива. Головні переваги - незалежність від постачання газу та електрики, доступність та відновлюваність палива.
Недоліки твердопаливних котлів - необхідність частого завантаження палива (1-3 рази на добу), наявність місця для його зберігання, прибирання золи та сажі. Крім того, ККД таких котлів рідко перевищує 75-80% через неповне згоряння палива і високу температуру газів.
Витрата палива залежить від типу котла, виду та якості палива, тепловтрат вдома. В середньому, на опалення будинку 100 м ² потрібно 7-10 м 3 дров або 4-6 тонн вугілля за сезон. За ціною дров 1300 грн/м³ та вугілля 8000 грн/т витрати становитимуть 9000-13000 грн та 30000-45000 грн відповідно.

Дизельні котли Дизельні котли - альтернатива газовим та твердопаливним для автономного опалення. Вони працюють на рідкому паливі (дизель, солярка, відпрацьована олія) і відрізняються високою тепловіддачею, автоматизацією процесів горіння та зручністю експлуатації.
ККД сучасних дизельних котлів досягає 92-95%, що забезпечує економну витрату палива. Але через високу вартість дизеля (близько 45 грн/л) витрати на опалення вищі, ніж для газових та твердопаливних котлів.

Поширені несправності газових котлів

Проблеми з розпалом та горінням

Одна з найчастіших проблем газових котлів – відсутність розпалювання чи нестабільне горіння. Причини можуть бути такі:

• Засмічення або неправильне налаштування форсунок. Через це порушується сумішоутворення, і газ не спалахує або горить з перебоями. Рішення - прочищення форсунок та регулювання подачі газу та повітря.
• Несправність електрода розпалювання. Якщо електрод не дає іскру або занадто слабка, газ не спалахне. Причина - забруднення, тріщини в керамічному корпусі, порушення зазору між електродами (має бути 3-5 мм). Необхідне чищення або заміна електрода.
• Низький тиск газу. При падінні тиску нижче 13 мбар спрацьовує аварійний клапан та подача газу припиняється. Причини – несправність редуктора, витоку в газопроводі, збої у роботі газової служби. Слід перевірити тиск манометром та викликати фахівців для усунення проблеми.

Наприклад, засмічення форсунок на 30% збільшує витрати газу на 15-20% і знижує ККД котла на 10-15%. При цьому зростає ризик отруєння чадним газом через неповне згоряння палива.

Витоку газу

Витік газу - серйозна проблема, яка може призвести до отруєння, задухою і навіть вибуху. Ознаки витоку:

• характерний запах (одорант, що додається до газу);
• шипіння або свист у місцях з'єднань;
• жовте чи червоне полум'я замість блакитного;
• наявність бульбашок при нанесенні мильного розчину на стики.

При виявленні витоку необхідно негайно перекрити подачу газу, відкрити вікна для провітрювання та викликати аварійну газову службу. Самостійний пошук та усунення витоків неприпустимі!

За статистикою, в Україні щороку відбувається понад 1000 випадків витоку газу в житлових будинках, з них 10-15 закінчуються вибухами та пожежами. Регулярне технічне обслуговування та перевірка газового обладнання дозволяють знизити ризик аварій на 70-80%.

Проблеми з циркуляцією теплоносія

Порушення циркуляції теплоносія призводить до перегріву котла, зниження ефективності опалення та навіть закипання води в системі.

Основні причини:

• Повітряні пробки. Скупчення повітря у верхніх точках системи перешкоджають руху води. Рішення - встановлення автоматичних відвідників повітря і регулярне видалення повітря через крани Маєвського.
• Забруднення або засмічення фільтрів та грязьовиків. Механічні домішки (пісок, окалина, іржа) забивають фільтруючі елементи, що знижує протоку води. Необхідне своєчасне очищення або заміна фільтрів та грязьовиків.
• Несправність циркуляційного насосу. Зношування підшипників, заклинювання крильчатки, перегрів обмоток призводять до зупинки насоса. Слід перевірити живлення, за потреби замінити насос.

Наприклад, падіння продуктивності насоса на 20% збільшує час нагрівання води на 30-40% та знижує тепловіддачу радіаторів на 15-20%. При цьому зростає ризик закипання води в котлі та утворення накипу на теплообміннику.

Збої в роботі автоматики та датчиків

Автоматика котла контролює процеси розпалювання, горіння, температуру та тиск теплоносія. Збої в роботі порушують режими експлуатації і можуть призвести до аварійної зупинки. Поширені несправності:

• Неправильні показання датчиків температури. Причини - обрив або коротке замикання ланцюга, забруднення або відкладення накипу на чутливому елементі. Необхідна перевірка опору датчика та його заміна у разі відхилення від норми.
• Помилкові спрацьовування аварійного термостата. Через стрибки напруги або брязкіт контактів термостат може відключити котел при нормальній температурі. Потрібна діагностика та усунення причини помилкових спрацьовувань.
• Несправність плати управління. Вигорання доріжок, вихід із ладу мікросхем та інших електронних компонентів призводить до збоїв у роботі котла. Ремонт можливий лише у спеціалізованих сервісних центрах.

Так, неправильні показання датчика температури гарячої води на 10 ° С призводять до нераціональної витрати газу та електроенергії до 5-7%. А несправність плати управління може повністю вивести котел з ладу та вимагати дорогого ремонту.

Типові несправності електричних котлів

Проблеми з нагрівальними елементами (ТЕНами)

ТЕНи – основні робочі елементи електрокотла, від справності яких залежить його ефективність та продуктивність. Ознаки несправності ТЕНів:

• Зниження температури теплоносія під час роботи котла на повній потужності. Причина - вихід із ладу одного або кількох ТЕНів через перегрівання, утворення накипу, окислення контактів.
• Часте спрацювання автоматичного вимикача або ПЗВ. Це говорить про коротке замикання ланцюга ТЕНів через порушення ізоляції чи потрапляння вологи.
• Повна відсутність нагрівання під час увімкнення котла. Ймовірно, вийшли з ладу всі тени або спрацював захист від перегріву.

Діагностика несправних ТЕНів проводиться шляхом візуального огляду та вимірювання опору мегомметром. Якщо ТЕН покритий накипом, деформований або має обрив спіралі, його необхідно замінити. Вартість заміни одного ТЕНу потужністю 5-10 кВт складає 1500-3000 грн.

Збої у роботі електронної системи управління

Некоректна робота автоматики електрокотла призводить до порушення режиму експлуатації, відключення нагріву або аварійної зупинки. Основні несправності:

• Вихід з ладу силових реле та контакторів. Через часті комутації та кидки струму контакти підгоряють і залипають. Потрібно замінити несправні елементи.
• Збої у роботі блоку управління. Причини - стрибки напруги, перегрівання, попадання вологи або пилу на плату. Ремонт можливий у сервісних центрах, але часто економічно недоцільний. Простіше замінити блок керування на новий.
• Неправильні показання чи відмова датчиків температури. Приводить до некоректної роботи котла, перегріву чи недогріву теплоносія. Необхідне калібрування або заміна датчиків.

Наприклад, вихід з ладу силового реле може призвести до постійної роботи ТЕНу на повну потужність, навіть якщо фактична температура досягла заданої. Це спричинить перегрів теплоносія, збільшить витрату електроенергії на 20-30% та прискорить знос обладнання.

Проблеми з циркуляцією теплоносія

Як і у випадку з газовими котлами, порушення циркуляції в системі опалення знижує ефективність роботи електрокотла і може спричинити його перегрів. Типові проблеми:

• Заповітрювання системи опалення. Утворення повітряних пробок перешкоджає нормальній циркуляції теплоносія. Для усунення потрібне прокачування системи через крани Маєвського або автоматичні відвідники повітря.
• Засмічення фільтрів та грязьовиків. Механічні домішки забивають прохідні перерізи, що знижує витрати теплоносія на 10-15%. Необхідне промивання або заміна фільтруючих елементів.
• Несправність циркуляційного насосу. При заклинюванні ротора, зносі підшипників або перегріві обмоток насос зупиняється. Слід перевірити живлення та при необхідності замінити насос на новий.

Так, зниження продуктивності циркуляційного насоса на 20% збільшує час нагрівання теплоносія на 30-40% і призводить до перевитрати електроенергії на 10-15%. При повній зупинці насоса можливе перегрівання та аварійне відключення електрокотла.

Для запобігання неполадкам електричних котлів необхідно:

• Регулярно перевіряти стан ТЕНів, за потреби очищати їх від накипу або замінювати.
• Стежити за якістю теплоносія, використовувати спеціальні присадки для захисту від корозії та утворення відкладень.
• Не рідше 1 разу на рік проводити технічне обслуговування з перевіркою електронних компонентів та датчиків.
• Встановити стабілізатор напруги для захисту від стрибків та перепадів в електромережі.

Характерні несправності твердопаливних котлів

Проблеми з розпалом та горінням

Проблеми з розпалюванням та підтримкою горіння - одні з найпоширеніших проблем твердопаливних котлів. Причини можуть бути такі:

• Неякісне чи вологе паливо. Використання деревини з вологістю понад 20%, несортового вугілля або низькокалорійних брикетів призводить до зниження тепловіддачі на 30-40%, збільшення витрати палива та димності.
• Недостатня тяга в димарі. Через неправильний розрахунок висоти та перерізу димоходу, засмічення або зворотної тяги порушується приплив повітря в топку та відведення димових газів. Полум'я "ліниво", горіння неповне, котел "димить".
• Засмічення колосникових грат і зольника. Шлак, зола, тирса забивають отвори для подачі повітря, що ускладнює розпал і знижує інтенсивність горіння. Потрібне регулярне очищення колосників та видалення золи.

Наприклад, при вологості дров 30% замість оптимальних 15% теплотворна здатність палива знижується на 15-20%. Це означає, що для отримання тієї ж кількості тепла доведеться спалити на 15-20% більше дров.

Утворення конденсату та корозія

Випадання конденсату на внутрішніх поверхнях котла та димоходу - серйозна проблема, яка призводить до корозії металу та зниження терміну служби обладнання. Основні причини:

• Низька температура зворотної лінії. Якщо температура теплоносія на вході в котел нижче 50-55°C, водяні пари з димових газів конденсуються на стінках теплообмінника. Рішення - встановлення змішувального клапана або рециркуляційного насоса для підмішування гарячого теплоносія.
• Робота котла на малій потужності. При частих включеннях та вимкненнях, роботі в режимі тління температура в топці недостатня для повного згоряння палива. Димові гази охолоджуються та конденсуються. Необхідно підібрати оптимальний режим роботи котла та забезпечити його рівномірне завантаження.
• Висока вологість палива. При спалюванні деревини вологістю понад 20% значна частина тепла витрачається на випаровування вологи, що знижує температуру в топці та збільшує утворення конденсату.

Так, при зниженні температури димових газів з 250°C до 100°C об'єм конденсату, що утворюється, збільшується в 4-5 разів. Кислий конденсат із pH 3-4 викликає корозію котлової сталі зі швидкістю 0,5-1 мм на рік, що скорочує термін служби обладнання на 30-50%.

Проблеми з теплообмінником

Ефективність роботи твердопаливного котла залежить від стану теплообмінника. Типові проблеми:

• Забруднення поверхонь теплообміну. Сажа, зола, смолисті відкладення на стінках і каналах теплообмінника знижують теплопередачу і ККД котла на 10-15%. Потрібне регулярне чищення щіткою або спеціальними хімічними складами.
• Закипання теплоносія у котлі. Через несправність регулятора тяги, термостатичного клапана або циркуляційного насоса можливе перегрівання котла та закипання води в теплообміннику. Це призводить до деформації металу, утворення тріщин та теч.
• Прогар стінок топки та теплообмінника. При використанні високозольного палива, роботі котла на граничних режимах або порушенні цілісності футерування можливе локальне перегрівання металу та його прогар. Ремонт можливий шляхом наварювання латок або заміни пошкоджених секцій.

Наприклад, при товщині відкладень сажі та золи на стінках теплообмінника 1 мм ККД котла знижується на 8-10%. За товщини відкладень 3-5 мм втрати ефективності досягають 30-40%, а витрата палива зростає на 20-30%.

Для запобігання несправностям твердопаливних котлів необхідно:

• Використовувати якісне паливо з оптимальною вологістю та фракційним складом.
• Регулярно чистити котел, димохід та теплообмінник від сажі, золи та конденсату.
• Контролювати температуру зворотної лінії та димових газів, при необхідності вживати заходів для їх підвищення.
• Проводити щорічне технічне обслуговування з перевіркою та налагодженням регулюючої автоматики.

Дотримання цих рекомендацій дозволить продовжити термін служби твердопаливного котла до 15-20 років та забезпечити його ефективну та економічну роботу.

Основні несправності рідкопаливних (дизельних) котлів

Проблеми з пальником

Пальник – ключовий елемент дизельного котла, від роботи якого залежить ефективність та надійність усієї системи опалення. Типові несправності пальників:

• Засмічення форсунок та фільтрів. Через наявність у паливі механічних домішок, смол та парафінів відбувається забивання форсунок та фільтрів. Це призводить до порушення розпилення палива, зниження якості горіння та ККД котла на 10-15%. Потрібне регулярне чищення або заміна форсунок та фільтрів.
• Несправність паливного насосу. При зносі плунжерної пари, забрудненні клапанів або пошкодженні мембрани порушується подача та тиск палива. Пальник працює нестабільно, з перебоями чи не запускається взагалі. Необхідний ремонт чи заміна паливного насоса.
• Збої у роботі системи запалення. Через забруднення електродів, пошкодження ізоляторів або несправність трансформатора запалення іскра відсутня або занадто слабка. Пальник не запускається або "плескає" при старті. Потрібно чистити, регулювати або замінити елементи системи запалювання.

Наприклад, при засміченні форсунки на 30% її продуктивність знижується на 15-20%, а витрата палива зростає на 10-15%. Це призводить до зниження ККД котла, збільшення димності та ризику відмови пальника.

Збої в роботі автоматики та датчиків

Автоматика дизельного котла контролює процес горіння, температуру та тиск теплоносія, забезпечує безпеку та економічність роботи. Поширені несправності:

• Збої у роботі блоку управління. Через стрибки напруги, перегріву або попадання вологи можливі збої в роботі програмного забезпечення, зависання або відмова блоку управління. Котел перестає реагувати на команди, мимоволі вмикається чи вимикається. Потрібна діагностика та ремонт або заміна блоку управління.
• Несправність датчиків температури. При обриві або короткому замиканні ланцюга, забрудненні або пошкодженні чутливого елемента показання датчиків стають некоректними. Котел працює не в оптимальному режимі, перегрівається або недогріває теплоносій. Необхідна перевірка та заміна несправних датчиків.
• Відмова датчика полум'я. Через нагар на фотоелементі, пошкодження кабелю або несправність електронної частини датчик не "бачить" полум'я в топці. Пальник аварійно відключається або циклічно запускається та зупиняється. Потрібно чистити фотоелемент або замінити датчик полум'я.

Так, при відхиленні показань датчика температури котлової води на 10°C у менший бік фактична температура теплоносія буде на 10°C вище за задану. Це призведе до перегріву котла, збільшення втрат тепла та зниження ККД на 5-7%.

Проблеми з теплообмінником та димарем

Ефективність роботи дизельного котла багато в чому залежить від стану теплообмінника та тяги в димарі. Основні неполадки:

• Забруднення поверхонь нагрівання. Через неповне згоряння палива, високий вміст сірки або низьку якість палива на стінках теплообмінника відкладаються сажа, кіптява, сірчисті з'єднання. Це знижує теплопередачу, збільшує споживання палива та ризик корозії. Потрібне регулярне чищення теплообмінника спеціальними щітками або хімічними реагентами.
• Недостатня тяга в димарі. При неправильному розрахунку висоти та перерізу димоходу, його засміченні чи зворотній тязі порушується відведення димових газів. Горіння погіршується, ККД знижується, можливе задимлення приміщення котельні. Необхідно відновити нормальну тягу шляхом чищення димоходу або його модернізації.
• Утворення конденсату та корозія. При роботі котла на малих навантаженнях, з частими включеннями та вимкненнями температура димових газів падає нижче за точку роси (близько 60°C). Водяні пари конденсуються на холодних поверхнях котла та димоходу, викликаючи корозію металу. Потрібна установка рециркуляційного насоса та утеплення димоходу для підвищення температури зворотної лінії та димових газів.

Наприклад, при товщині відкладень сажі та кіптяви на стінках теплообмінника 1 мм його ККД знижується на 5-7%, а при товщині 3-5 мм - на 15-20%. Щоб відновити ефективність теплообміну, доводиться збільшувати витрату палива або проводити позапланове чищення котла.

Для запобігання неполадкам дизельних котлів рекомендується:

• Використовувати якісне паливо з мінімальним вмістом сірки та механічних домішок.
• Регулярно перевіряти та чистити форсунки, фільтри, теплообмінник та датчики.
• Слідкувати за правильністю налаштувань пальника та процесом горіння, уникати тривалої роботи на малих навантаженнях.
• Щорічно проводити технічне обслуговування котла з перевіркою автоматики та чищенням димоходу.

Дотримання цих рекомендацій дозволить забезпечити надійну, ефективну та економічну роботу дизельного котла протягом 10-15 років.