Газовый котел с электрогенератором

Газовый котел с электрогенератором: устройство, принцип работы, обзор лучших брендов

Бережное отношение к энергоресурсам продиктовано в первую очередь тем, что практически все природные запасы не бесконечны. Экономное расходование всех видов топлива требует разработки новых систем либо кардинальной модернизации существующих.

Так, газовый котел с электрогенератором – это один из видов гибридных систем, позволяющих разумно распоряжаться голубым топливом. Мы познакомим вас с принципом действия оборудования, вырабатывающего наряду с тепловой энергией электрическую. Представим типичные модели гибридных агрегатов.

Эффективное потребление энергоресурсов

Даже рядовой обыватель, у которого установлен газовый котел для отопления жилья, может задаваться вопросом о рациональности использования тепловой энергии. Действительно, ведь при сжигании газа в котле, далеко не все выделяемое тепло используется.

Всегда при работе системы отопления какая-то часть тепла безвозвратно утрачивается. Обычно так происходит при выбросе продуктов сгорания из котла в атмосферу. Фактически это утраченная энергия, которой могло бы найтись применение.

О чем конкретно идет речь? О возможности применения впустую “выброшенного” тепла в производстве электрической энергии.

Видами топлива могут быть различны, начиная с банальных дров и всевозможных брикетов, заканчивая наиболее экономичными вариантами: магистральным газом с преобладанием метана в составе, искусственным голубым топливом и пропан-бутановыми сжиженными смесями.

Может показаться, что это далеко не «открытие Америки», но на самом деле разработанная еще в далеком 1943 году Робертом Стирлингом технология, а точнее, установка существует. Ее конструктивные особенности и основной принцип работы позволяет относить эту систему к двигателям внутреннего сгорания.

Почему же тогда не использовалась данная установка на протяжении столь значительно времени? Ответ прост – теоретическая разработка технологии в сороковых годах прошлого века, на практике оказалась очень громоздкой.

Существовавшие на момент разработки технологии и материалы не позволяли сократить размеры установки, а существовавшие методы производства электрической энергии были более рентабельны.

Что может заставить нас на сегодняшний день задумываться о более бережном отношении к ресурсам, не относящимся к категории возобновляемых? Сейчас во всем мире существует общая проблема – развитие технологий неизбежно ведет к увеличению потребления электрической энергии.

Увеличение потребления происходит настолько стремительными темпами, что сетевые компании не успевают модернизировать системы передачи электрической энергии, не говоря уже про производство. Такая ситуация неизбежно ведет к тому, что элементы систем электроснабжения выходят из строя, а в некоторых случаях такое может происходить с завидной регулярностью.

Современные котлы отопления оснащены системами управления, которые тоже энергозависимы. В электропитании нуждаются циркуляционный насос, датчики, автоматика, сама панель. Весь набор устройств не может не вызывать тревоги за сохранение работоспособности при отключении электроэнергии.

Принудительные системы отопления не представляется возможным запустить без электроэнергии. Отключение электропитания в отопительный сезон для них практически катастрофично. Мало того, что это приведет неизбежно к быстрому охлаждению помещения, при длительно неработающем отоплении возможно замерзания контура.

Стандартные существующие варианты решения вопроса – установка источников бесперебойного питания, генераторов всевозможных модификаций (газо -, бензо -, дизельгенераторов или нетрадиционные источники – ветрогенераторы или мини ТЭС, ГЭС).

Но этот путь решения приемлем далеко не для всех, поскольку многие сложно выделить место для установки автономного поставщика электричества.

Если жители индивидуальных домов еще могут выделить место под генератор, то для установки в многоэтажном доме это практически невозможно. Таким образом, получается, что жители многоквартирных домов с системой индивидуального отопления – это первые, кто пострадает при отключении света.

Именно поэтому в первую очередь компании, выпускающие компоненты для сборки систем отопления, задались вопросом полноценного использования тепла, которое «выбрасывается» системой отопления. Задумались о том, как бесцельно расходуемую субстанцию применить в генерации электроэнергии.

Из известных технологий разработчики выбрали «хорошо забытую» установку Стирлинга, современные технологии позволяют увеличить ее эффективность, сохраняя компактные размеры.

Принцип работы установки Стирлинга основан на использовании нагрева и охлаждении рабочего тела, что в свою очередь приводит в действие механизм, который вырабатывает электрическую энергию.

Внутри поршня (закрытого) расположен закачанный газ, при нагреве газообразная среда расширяется и двигает поршень в одну сторону, после охлаждения в охладителе она сжимается и двигает поршень в другую сторону.

Обзор производителей котлов с генератором

Рассмотрим на конкретных примерах системы бытовых котлов, существующих на сегодняшний день, в которых принцип использования выхлопных газов (продуктов горения) для производства электроэнергии был успешно реализован. Южнокорейская фирма NAVIEN успешно реализовала вышеуказанную технологию в котле марки HYBRIGEN SE.

В котле используется двигатель Стирлинга, который согласно паспортным данным вырабатывает в процессе работы электроэнергию мощностью 1000W (или 1кВт) и напряжением 12В. Разработчики утверждают, что вырабатываемую электроэнергию можно использовать для питания бытовых приборов.

Такой мощности должно хватить для питания бытового холодильника (порядка 0,1кВт), персонального компьютера (около 0,4кВт), жидкокристаллического телевизора (около 0,2кВт) и до 12 светодиодных лампочек мощностью по 25Вт каждая.

Из европейских производителей разработками в данном направлении занимается компания Viessmann. Viessmann обладает возможностью представить на выбор потребителя две модели котлов серии Vitotwin 300W и Vitotwin 350F.

Модель Vitotwin 300W была первой разработкой в указанном направлении. Она отличается достаточно компактным исполнением и внешне очень схожа с обычным настенным газовым котлом. Правда именно при эксплуатации первой модели были определены «слабые» места в работе двигателя системы Стирлинга.

Самой большой проблемой оказался отвод тепла, основа работы устройства – нагрев и охлаждение. Т.е. разработчики столкнулись с той же проблемой, с которой столкнулся Стирлинг в сороковых годах прошлого века – эффективное охлаждение, которого можно достигнуть только при значительных размерах охладителя.

Именно поэтому появилась модель котла Vitotwin 350F, которая включала в себя уже не только газовый котел с генератором электричества, но и встроенный бойлер на 175л.

В этом случае достаточно эффективно был решен вопрос с проблемой охлаждения поршня установки Стирлинга за счет воды в бойлере. Однако решение привело к тому, что габаритные размеры и вес установки увеличились. Такая система уже не может крепиться на стену как обычный газовый котел и может быть только напольной.

Котлы компании Viessmann предусматривают возможность подпитки систем работы котла от внешнего источника, т.е. от сетей центрального электроснабжения. Компания Viessmann позиционировала оборудование как устройство, обеспечивающее собственные нужды (работу агрегатов котла) без возможности отбора избытка электроэнергии для бытового потребления.

Для того чтобы можно было сравнить эффективность применения генераторов, встраиваемых в систему отопления. Стоит рассмотреть котел, который разработан компаниями «ТЕРМОФОР» (республика Беларусь) и компанией «Криотерм» (Россия, г. Санкт-Петербург).

Рассмотреть их стоит не потому, что они смогут каким-то образом конкурировать с вышеприведенными системами, а для сравнения принципов работы и эффективности получения электрической энергии. Эти котлы в качестве топлива используют только дрова, прессованные опилки или брикеты на основе древесины, поэтому их нельзя поставить в один ряд с моделями фирм NAVIEN и Viessmann.

Котел, названный «Отопительная печь «Индигирка», ориентирован на длительное отопление дровами и т.п., но снабжен двумя термическими генераторами электричества типа ТЭГ 30-12. Расположены они на боковой стенке агрегата. Мощности генераторов малы, т.е. в общей сложности они в состоянии генерировать лишь 50-60Вт напряжением 12В.

В данном котле нашел применение метод Зебека, основанный на формировании ЭДС в замкнутой электрической цепи. Она состоит из двух разнородных видов материала и поддерживает точки контакта при различных температурах. Т.е. разработчики тоже используют выделяемое котлом тепло для выработки электрической энергии.

Сравнение эффективности работы котлов

Сравнивая представленные виды котлов, которые не только обогревают помещение (нагревают теплоноситель), но и вырабатывают электроэнергию за счет использования выделяемого тепла, следует обратить внимание на важные аспекты при эксплуатации.

Как компания NAVIEN, так и компания Viessmann позиционируют свои котлы, указывая на несомненные плюсы – полная автоматизация процесса, отсутствие необходимости сервисного ремонта и вообще полное отсутствие вмешательства после запуска в работу со стороны покупателя.

Для работы данных котлов нужна только стабильная работа системы стабильное наличие газа (будь то магистральные поставки, установка баллонная с сжиженным газом или газгольдер). Соответственно, для работы котлов применяется бытовой газ, который после сгорания не представляет вреда для окружающей среды.

В принципе, почти то же можно сказать и про отопительную печь «Индигирка», только вид топлива тут не газ, а дрова, пеллеты или прессованные опилки.

Полное отсутствие автоматики, которая требует наличия электричества. Система выработки электрической энергии и самого котла не влияют на работу друг друга, т.е. при выходе из строя системы производства электроэнергии, котел продолжает выполнять свои функции.

Котлы компаний NAVIEN и Viessmann не смогут “похвастать” подобным, поскольку двигатель системы Стирлинга встроен непосредственно в конструкцию котла. Но насколько рентабельны подобные системы и через какой срок окупится подобный котел? С этим вопросом стоит детально разобраться.

Рентабельность рассматриваемых систем

На первый взгляд котлы компаний NAVIEN и Viessmann практически мини-ТЭС в условиях частного дома или даже квартиры.

Даже невзирая на большие габаритные размеры, возможность производить электрическую энергию просто за счет пользования котлом для нагрева бойлера или обогрева помещений должна побудить покупателя не задумываясь установить подобное «чудо техники».

Но при ближайшем рассмотрении котла компании NAVIEN возникают вопросы, требующие ответа. При заявленной мощности в 1 кВт (свободной мощности, которую можно использовать на свое усмотрение), котел достаточно ощутимо расходует электроэнергию при работе системы.

Что имеется в виду? Как минимум работа автоматики, пусть необходима небольшая мощность, но она нужна, для того чтобы функционировали вентилятор и циркуляционный насос. Перечисленные устройства в сумме могут не только с успехом потребить этот киловатт энергии, но его может и не хватить при «разгоне» системы.

Такие же точно вопросы возникают и по котлам компании Viessmann, но здесь хотя бы не заявлялась возможность извлечения электроэнергии для собственных нужд. Оговаривалась только возможность автономной работы системы при отсутствии внешнего снабжения.

Хотя тут же разработчики указывают, что «система может требовать дополнительной электрической мощности при пиковых нагрузках». На фоне заявленных 3500 кВт*ч производимой электроэнергии в год, данный нюанс уже вызывает сомнение, а путем простых и нехитрых вычислений получаем следующее:

3500:6 (месяцев стандартного отопительного сезона):30 (30 календарных дней в среднем):24 (24 часа в сутках) = 0,81кВт*час.

Т.е. котел производит при стабильной (постоянной) работе порядка 800Вт, но сколько потребляет сама система в процессе работы? Возможно, эти же, производимые 800Вт, а возможно, и больше.

К тому же вырабатывается электроэнергия только в процессе работы горелки. Т.е. требуется либо постоянная работа системы, либо все немного не так, как рассказывают разработчики системы.

К чему приводились эти расчеты? Система котла на дровах реально отдает свои 50Вт*ч (или 0,05кВт*ч), которые можно использовать для подзарядки планшета, телефона и т.п. даже для банальной «дежурной светодиодной лампочки». В противовес разработки двух компаний с мировым именем, но описанные разработки явно больше смахивают на хороший маркетинговый ход, и не более того.

Читайте также:  Условия установки газового котла в частном доме

Что касается ценовой политики на данные системы, тут вообще сложно что-то оценивать. Поскольку даже фирмы-производители Viessmann и NAVIEN сразу оговаривают, что оборудование «не требует обслуживания». В переводе на простой язык – поломалось, значит, нужно заменить агрегат полностью.

Это может касаться не всей системы, а отдельно взятых узлов: двигателя Стирлинга, системы газовой горелки и т.д. В результате получится достаточно внушительная сумма. Если исходить из того, что в среднем цена на данные системы составляет порядка 12тыс. евро или 13,5 тыс. $. Схема работы котла с генератором, то выиграть в такой ситуации может разве что производитель систем.

Печь “Индигирка” участвовать в сравнении вообще не может, не только потому, что вид топлива не газ, а цена не сопоставима (в 15 раз меньше), а потому что печь позиционирована не для бытового использования, а больше для путешествий, экспедиций и т.п.

Если в Европе ситуация с энергоносителями достаточно существенно влияет на выбор потребителя (при выборе систем отопления или энергоснабжения) с точки зрения экономичности и экологичности, то государства ЕС стимулируют это путем субсидирования на внедрение таких систем.

Для бытового потребителя в России такие системы, скорее всего, будут слишком дорого обходиться как изначально “система+установка”, так и в процессе эксплуатации.

Выводы и полезное видео по теме

Принцип действия двигателя Стирлинга, оснащающего газовый котел:

Демонстрация работы газового котла с генератором электроэнергии:

Пример дровяной печки с генератором электричества для сравнения с газовым агрегатом:

Не стоит забывать, что европейские энергогенерирующие компании вполне лояльны к “производителям” энергосберегающей техники.

В России возможность генерации и передачи в сеть электрической энергии бытовым потребителем не только не закреплена законодательно, но и не приветствуется сетевыми компаниями. Поэтому представленные системы вряд ли имеют серьезные шансы на применение в условиях РФ на сегодняшний день.

Комментируйте, пожалуйста, представленную к рассмотрению статью в расположенной ниже блок-форме, задавайте вопросы, размещайте фото по теме. Расскажите о том, знакомы ли вам котлы с электрогенерирующими системами. Поделитесь полезной информацией, которая пригодится посетителям сайта.

Как выбрать и подключить генератор для газового котла

Большинство современных газовых котлов – энергозависимые. Перебои в электроснабжении полностью приостанавливают их работу, что не только влияет на комфорт, но и чревато замерзанием теплоносителя, а в последствии аварийной разгерметизацией магистралей или приборов отопления. К счастью, решение довольно простое – установка генератора. Даже самых простых моделей часто достаточно для обеспечения работы автоматики котла, циркуляционного насоса или турбины.

Существуют генераторы, работающие на бензине, газе или дизельном топливе, генераторы, запускаемые вручную или обеспечивающие полностью автономную работу системы отопления, стандартные или инверторные, синхронные или асинхронные – все эти критерии выбора стоит рассмотреть более детально.

Читайте в статье

Какой лучше выбрать: бензиновый, дизельный или газовый

Первым делом стоит определиться с выбором топлива, на котором будет работать генератор. Вариантов, достойных рассмотрения три:

Компактный и мобильный бензогенератор в звукоизоляционном кожухе.

  1. Бензиновый генератор – наиболее распространенное решение, для выбора существует множество моделей различной мощности. Преимуществом бензогенераторов является их наиболее доступная цена. Многие модели исполнены в легком пластиковом корпусе с наличием слоя шумоизоляции, имеют компактные размеры. Для работы даже самых требовательных газовых котлов достаточно недорогих бензиновых моделей мощностью 0,6-0,8 кВт. Классическая дизельная электростанция.
  2. Дизельный генератор – более экономичные генераторы с большим ресурсом, используются для обеспечения электроэнергией не только котла отопления, но и всего дома. Расход дизельного топлива на 20-30% меньше, при такой же стоимости рекомендованного к использованию в бензиновых моделях 92-го топлива. Однако дизельные генераторы менее экологичны и требуют качественной вентиляционной системы (обычно принудительной), имеют не столь компактные габариты. Электрогенератор, работающий на природном или сжиженном газе
  3. Газовый генератор – наиболее экономичные и экологичные из вышеперечисленных видов, нет необходимости постоянной дозаправки, устройства с автозапуском абсолютно автономны. Помимо природного газа, могут работать на сжиженном (балонном). Если есть возможность приобрести более дорогостоящее оборудование и желание подключить электростанцию к газовой магистрали, лучше выбрать именно газогенератор.

Принцип работы на любом виде топлива один: топливо сжигается в ДВС, раскручивается ротор с магнитами внутри статорной обмотки, преображая тепловую энергию в электрический ток. Существуют модели как с 1 розеткой, так и с 2-3 розетками для питания нескольких приборов одновременно.

Стандартный или инверторный

От стандартного бытового генератора инврторный отличается наличием инверторной системы и электронного стабилизатора. Благодаря такой системе, синусоида переменного тока не имеет искажений и стабилизируется до идеальной частоты 50 Гц. Разумеется, инверторные модели дороже обычных на 20-50%.

Инверторная модель Daewoo GDA 1500i с ручным запуском.

В целом преимущества инверторных генераторов для газового котла заключаются в:

  • более качественной выходящей электроэнергии, которая более безопасна для автоматики котла;
  • работа генератора корректируется автоматикой в зависимости от величины нагрузки, что часто позволяется снизить рабочие обороты ДВС и, соответственно, его ресурс и расход топлива;
  • инверторные устройства имеют компактные размеры;
  • более низкий уровень вибраций и шума (до 50-60 дБ) позволяют комфортно себя чувствовать даже в одном помещении с работающим электрогенератором

Обратите внимание, что на данный момент не существует инверторных моделей мощностью более 6 кВт. Для работы генератора необходима заряженная емкость аккумуляторной батареи, которая при больших нагрузках, чем максимально допустимые (например при 6 кВт при 4 кВт максимальных) быстро разрядится и придется отключить часть приборов для подзарядки.

Кроме того АКБ является частью единой конструкции и после отработки ее ресурса (4-9 лет в зависимости от условий эксплуатации), нужно будет заменить весь блок инвертора в сборе.

Как выбрать умягчитель воды для газового котла и продлить срок службы теплообменника

Как выбрать генератор для газового котла

Минимально необходимая мощность

Первым, на что стоит обратить внимание, определившись с видом используемого топлива и наличием инвертора, – мощность генератора. Рассчитать мощность электрогенератора просто: она равна суммарной пусковой и рабочей мощности всех подключаемых устройств. Также рекомендуется заложить запас в 20-30%.

Необходимая мощность для обеспечения работы газового котла указана в его инструкции по эксплуатации как электропотребление или потребляемая мощность (раздел технических характеристик). Обычно это небольшие значения порядка 120-180 Вт. Приблизительно столько же (в среднем 150 Вт) потребляет циркуляционный насос, при его наличии, и приблизительно столько же потребляет турбина в турбированных моделях котлов .

Итого, если к генератору будет подключен только газовый котел, минимально необходимая мощность = 120-180 + 150 + 150 + 20-30% = 504-624 Вт или 0,5-0,62 кВт.

На рынке представлены модели мощностью 600 Вт — 7 кВт, поэтому в более чем 90% случаев достаточно будет маломощной модели, генерирующей 0,8-1 кВт. В иных случаях рассчитывайте суммарную мощность всех приборов, которые планируется подключать к генератору.

Синхронный или асинхронный

Синхронный Асинхронный
Величина напряжения и его частота поддерживаются стабильно и с высокой точностьюВеличина напряжения и частота изменяются в относительно большом диапазоне
Уязвим к электрическим перегрузкам при пуске и в установленном режимеУстойчив к электрическим перегрузкам при пуске и в установленном режиме
Более дорогостоящие, имеют более сложную конструкцию и более высокие требования к обслуживаниюБолее дешевые, простые и надежные, неприхотливые к обслуживанию

Синхронные генераторы – отличное решение, если необходима сверхточные характеристики тока, а в сети часто случаются серьезные перепады напряжения. В случае ограниченного бюджета достаточно обычного асинхронного генератора, защитить работу системы отопления от перепадов напряжения в отечественной сети электроснабжения можно с помощью стабилизатора (или инверторного типа генератора, где он уже установлен) и ИБП (источника бесперебойного питания).

Напряжение

Перепады напряжения могут сказаться на электронике котла. Для дорогостоящих моделей газовых котлов с многофункциональной автоматикой лучше позаботиться о качестве напряжения, выходящего из генератора.

Варианта три: инверторный генератор, стандартный синхронный или стандартный асинхронный, но со встроенным AVR – Automatic Voltage Regulation (Автоматическим регулятором напряжения), который не допускает серьезных отклонений и скачков напряжения, уберегая от поломки не только технику, но и сам генератор. Как правило, все качественные дорогостоящие модели оснащены AVR.

Частота

Как правило, энергозависимые газовые котлы рассчитаны на частоту 50 Гц, что указано в инструкции по эксплуатации модели. Практически все модели генераторов (за исключением более мощных промышленных) рассчитаны на частоту 50 Гц. Если частота будет отличаться, то выйдет из строя контроллер котла.

Наличие сквозной нейтрали

Существуют фазозависимые и фазонезависимые газовые котлы, что указано в инструкции.

Если фазонезависимые модели котлов не вызывают никаких трудностей, то для нормальной работы фазозависимых котлов обязательно необходимо наличие сквозной нейтрали или виртуального нуля. Выраженной фазы у большинства моделей генераторов нет. В таком случае необходимо либо подбирать генератор с наличием четкой фазы и нуля, либо подключать генератор через трансформатор. Также есть опыт принятия за фазу клеммы с большим потенциалом к заземлению.

Другие критерии

Определившись с основными техническими критериями, можно обратить внимание на:

  • время непрерывной работы – обычные бытовые генераторы не могут работать беспрерывно 24/7, поскольку двигателю необходимы перерывы на охлаждение. Если более габаритные модели часто могут работать по 12-16 часов и более, то компактные бензиновые модели весом до 10 кг ограничены 3-5 часами беспрерывной работы;
  • способ запуска – есть модели с ручным и автоматическим запуском. Последние более удобны, способны обеспечить абсолютную автономность системы отопления, но автозапуск используется в основном на более дорогих и мощных моделях;
  • уровень шума – зависит от рабочих оборотов двигателя, возможности регулировки мощности и наличия звукоизоляции. Обычно звукоизоляционным кожухом обладают компактные маломощные бензогенераторы.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Denzel GT-950i

Один из лучших инверторных бензиновых генераторов для газового котла мощностью 0,9 кВт и экономичным расходом топлива – 0,5 л/час. Рассчитан на беспрерывную работу на протяжении 4,5 часов, имеет компактные размеры, более стабильный и тихий 4-х тактный ДВС, корпус в виде звукоизоляционного кожуха, что делает его работу достаточно тихой.

Согласно отзывам владельцев, мобильность генератора позволяет его использовать не только для питания котла, но и другой техники в доме, в любой момент брать генератор в гараж или на рыбалку.

Стоимость: 14 800 руб.

Daewoo Power Products GDA 1500I

Отличный более мощный инверторный синхронный бензогенератор на 1,4 кВт, чего достаточно для обеспечения электроэнергией самых сложных отопительных систем. Четырехтактный двигатель помещен в звукоизоляционный кожух, что делает его работу практически бесшумной. Однако модель обладает более высоким расходом топлива – 1.25 л/ч, который все же компенсируется наличием инвертора и возможностью регулировки оборотов. При достаточно высокой мощности имеет всего одну розетку.

За практику использования генератор зарекомендовал себя как оптимальный по характеристикам, надежный и долговечный.

Читайте также:  Установка предохранительного клапана на водонагреватель

Стоимость: 17 000 руб.

Huter DY5000L

Мощный 4,5 кВт двухтопливный (газ/бензин) синхронный генератор. Предназначен для питания не только котла, но и полноценной электросети среднестатистического загородного дома. Рассчитан на беспрерывную работу на протяжении 9-9,5 часов, генератор автоматически отключается при перегреве, перегрузке или низком уровне масла. Выраженных недостатков за практику использования замечено не было.

Стоимость: 29 000 рублей.

CHAMPION IGG980

Отличный инверторный бензиновый генератор мощностью 1,1 кВт и экономичным расходом топлива – 0,6 л/ч. Отличается крайне доступной ценой, небольшими размерами, большей, нежели заявленная производителем, мощностью и возможностью ее регулировки. Но, как и другие недорогие модели, имеет характерные недостатки в виде некачественной синусоиды на выходе, шумной работы, некачественной сборкой, что является причиной подтеков масла и бензина.

Стоимость: 7 800 руб.

Цены: итоговая таблица

МодельВид топливаМощность, кВтРасход топлива, л/чВремя работы, чСтоимость, руб.
Denzel GT-950iбензин0,90,54,514 800
Daewoo Power Products GDA 1500Iбензин1,41,25417 000
Huter DY5000Lбензин/газ4,52,3929 000
CHAMPION IGG980бензин1,10,647 800

Инструкция по подключению

Подключить газовый котел к генератору довольно просто, важно лишь заземлить «ноль». Но если генератор не имеет четко выраженного «ноля» и «фазы», есть 2 способа заземления:

  1. Использовать соответствующий мощности газового котла разделительный трансформатор 220/220. Один из выводов его вторичной обмотки считать за «ноль» и заземлить.
  2. Взять за «ноль» фазу с более высоким потенциалом к заземлению и заземлить ее.

Без заземления газовый котел работать от генератора не будет, поскольку не будет функционировать ионизационный датчик пламени. Если генератор подключается к электросети дома, заземление не требуется, поскольку оно уже произведено в электросети.

Инструкция по заземлению газового котла в частном доме

Важно понимать, что генератор, как и ДВС автомобиля, при своей работе выделяет достаточное количество продуктов сгорания в виде выхлопных газов. Поэтому нужно позаботиться и о вентиляционной системе, желательно принудительной. Для этого нужно подвести вентиляцию к самому генератору, отличное решение — полностью отвести все выхлопные газы на улицу, подключив гофру к выхлопному патрубку.

Соблюдение всех правил безопасности: выхлоп на улицу через гофрированный шланг, дополнительная принудительная вентиляция помещения, защита от возгорания напольного и настенного покрытия.

Чтобы запустить генератор, следуйте указаниям в инструкции, как правило, в ней есть схематические изображения, описывающие несложный алгоритм.

Почему газовый котел не работает от генератора

Причин, почему газовый котел не включается при питании от генератора может быть несколько:

  • наиболее распространенной является неправильное выполнение заземления или его отсутствие. Многие генераторы не имеют явно выраженной «фазы», «ноля» и «земли». Тем не менее решение довольно простое, мы уже описывали его в инструкции по подключению несколькими абзацами выше;
  • также причиной может быть выбор генератора с несоответствующей частотой. Практически все современные модели рассчитаны на 50 Гц, что и требуется для нормальной работы котлов. Тем не менее, более старые модели генераторов могут иметь отличительную частоту.

Выбираем газовый котел с электрогенератором Viessmann Vitotwin

Газовый котел с электрогенератором Viessmann Vitotwin – инновационное решение данной проблемы. Модель представляет собой мини котельную, производящую одновременно тепловую энергию и электричество, достаточное для обеспечения нормальной работы автоматики, регулирующей и запорной арматуры.

Устройство и принцип работы микро-ТЭЦ Vitotwin

Главным отличием микро-ТЭЦ на двигателе Стирлинга, представленной компанией Viessmann, является наличие двух современных и инновационных решений, увеличивающих производительность, обеспечивающих полную автономность и экономичность.

В каждой модели данной серии используется:

  1. Двигатель Стирлинга.
  2. Конденсационный модуль.

Благодаря двум изменениям в конструкции, обеспечиваются следующие преимущества:

  • Возможность модернизации уже существующей или изготовление новой системы отопления частного дома, большой площади.
  • Полная независимость от электроснабжения.
  • Малошумный режим работы.
  • Одновременное производство тепловой энергии и электричества.

Хотя производительность и параметры моделей серии могут меняться, неизменным остается принцип работы, используемый в котлах. Понимание того, как работают основные модули, поможет с максимальной эффективностью использовать оборудование.

Двигатель Стирлинга

Свое название, двигатель Стерлинга получил от фамилии человека, разработавшего первую простейшую модель оборудования. С тех пор, устройство используется в разных видах бытовой техники, системах отопления, компьютерах и т.д.

Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в следующем:

  • Закрытый блок с жестким корпусом имеет встроенную эластичную мембрану.
  • Мембрана соединена с рабочим поршнем.
  • При нагревании, стенки мембраны выгибаются наружу и приводят в движение кривошипно-шатунный механизм.
  • При остывании двигателя, мембрана приходит в первоначальное положение, а после выгибается внутрь.

Производитель отопительного оборудования Висман усовершенствовал рабочий процесс, заставив кривошипно-шатунный механизм преобразовывать кинетическую энергию в электричество. В результате, при горении газа, в зависимости от модели котла, продуцируется от 0,6 до 1 кВт электроэнергии. Этого более чем достаточно для обеспечения независимой работы автоматики и всех энергозависимых модулей.

Конденсационный модуль

Для увеличения производительности котла с встроенным двигателем Стерлинга, используется принцип конденсационного нагрева теплоносителя. Модуль, установленный в корпусе, использует температуру отходящих дымовых газов, для получения дополнительной тепловой энергии.

Настенный газовый отопительный котел использует следующий принцип работы:

  • В процессе сгорания газа выделяются дымовые газы, содержащие определенное количество нагретых частиц пара.
  • Вместо моментального выведения продуктов сгорания в дымоход (как происходит в котлах традиционного типа), они направляются в конденсационный модуль.
  • Там тепло аккумулируется теплообменником, что приводит к усиленному продуцированию конденсата.

В результате применения конденсационного блока, теплоотдача от горения газа увеличивается на 15-20%, что делает низкотемпературные котлы одним из самых экономичных и производительных типов оборудования.

Область применения и возможности котлов Vitotwin

Котлы Vitotwin представляют собой автономную микро-ТЭЦ, предназначенную для обогрева помещений от 40 до 260 м². Оборудование оптимально подходит для обогрева 1-2 комнатных квартир, но может, с одинаковой эффективностью, применяться и для частных домов.

Технические характеристики оборудования существенно расширяют его возможности:

Модельный ряд котлов Висман с двигателем Стирлинга

Компания Висман выпускает две базовых модели котлов, с встроенным двигателем Стирлинга. Модели отличаются по конструкционным особенностям и наличием дополнительных функций.

Независимо от выбранной серии, все котлы отличаются энергонезависимостью, высокой теплоэффективностью и КПД, не менее 96%. Во время работы, горелка и двигатель практически не издают шума, что позволяет установить газовое оборудование в ванной комнате или кухне.

Котел Viessmann Vitotwin 300W

Мини ТЭЦ Viessmann Vitotwin 300W с двигателем Стирлинга, имеет компактные размеры и одновременно большую производительность, позволяющую покрыть базовые затраты электроэнергии. Внешний аккумуляторный накопитель обеспечивает необходимым количеством горячей воды.

Двигатель подключается к таймеру, блоку дистанционного управления, управляется посредством пульта ДУ или смартфона. Модель Vitotwin 300W отличают следующие преимущества:

  1. Параллельно вырабатывает электричество и тепловую энергию.
  2. Обеспечивает потребности ГВС.
  3. Бесшумная работа.
  4. Простое подключение к системе отопления и существующей электросети.

Котел Viessmann Vitotwin 350F

  1. Встроенный расширительный бак.
  2. Буферная емкость ГВС на 175 л.
  3. Кольцевая горелка закрытого типа.
  4. Воздухораспределительный и нагнетательный клапан.
  5. Котел пиковой нагрузки и двигатель Стирлинга.
  6. Инновационный теплообменник Inox – Radial.

Максимальная производительность модели Vitotwin 350F – 26 кВт. Котел одновременно работает на нагрев теплоносителя системы отопления и выработку электроэнергии.

Преимущества и недостатки эксплуатации котлов Vitotwin

Главными достоинствами мини когенерационной установки Viessmann Vitotwin являются три основных преимущества:

  • Снижаются энергозатраты.
  • Улучшается качество напряжения на выходе.
  • Минимизируются выбросы СО.

Бытовые модели в первую очередь предназначены для получения тепловой энергии, поэтому количество продуцируемой электроэнергии не превышает 1 кВт, что можно причислить к недостаткам. Простые расчеты и вычисления показывают, что при обогреве помещения в 250 м², экономия составляет около 80 000 руб. в год.

В качестве недостатков можно выделить следующее:

  • Большой объем конденсата, продуцируемого во время работы.
  • Недостаток специализированных сервисных центров.

Чтобы исправить любую поломку, потребуется ждать от 1 до 3 месяцев, пока вышедший из строя модуль заменят. Неисправности случаются редко, а количество сервисных центров постепенно увеличивается. Поэтому, второй недостаток, постепенно теряет свою актуальность.

Котлы Vitotwin с встроенным двигателем Стирлинга, это хорошая модель для бытовых нужд, позволяющая снизить расходы на газ и электроэнергию.

Газовые решения по обеспечению дома собственной электроэнергией

Экономически оправданным совместную выработку тепла и электроэнергии в небольших объёмах сделало технологическое усовершенствование так называемого двигателя Стирлинга.

Повелитель молний

Этот двигатель преобразует в движение не энергию расширения воспламеняемого топлива (как это происходит в привычных нам двигателях внутреннего сгорания), а подводимое извне тепло.

Достоинством этой тепловой машины является способность работать при относительно небольшом перепаде температур между горячей и холодной зонами. Установка способна работать практически на любом топливе. Источником тепла может быть как солнце, так и печь, где сжигаются древесные отходы или любое другое топливо.

Двигатели такого рода были известны и до Стирлинга. Изобретатель лишь усовершенствовал конструкцию, включив в неё рекуператор, который сначала забирает тепло из рабочей зоны, а затем возвращает ту же энергию обратно. Такое решение значительно повысило эффективность и расширило сферу применения двигателя.

В отличие от двигателей внутреннего сгорания двигатель Стирлинга не нуждается в сервисном обслуживании и работает практически бесшумно. А связанный с ним генератор вырабатывает электричество стандартной частоты и напряжения.

Разработкой малых энергетических установок на основе двигателя Стирлинга занимается Microgen Engine Corporation (МЕС). Первым результатом её деятельности стал электрогенератор мощностью 1,0 кВт, настолько компактный, что смог поместиться в корпусе настенного котла.

Решение заинтересовало ведущих производителей отопительной техники. К настоящему времени основными акционерами корпорации стали европейские компании, входящие в группы Viessmann, Vaillant, Navien и Baxi.

Первой на применение когенерационных установок, использующих технологию Стирлинга в бытовых котлах, решилась компания Viessmann. По сути, на глобальном рынке она пока является единственной, кто уже сейчас готов поставить потребителю автономный газовый котёл с электрогенератором.

Несмотря на технологически сложную конструкцию, индивидуальные газовые котлы с электрогенератором относительно невелики. Порядка 60х60 см в стандартном исполнении. Наиболее распространёнными моделями таких котлов стали настенный газовый аппарат Viessmann Vitotwin 300W и его более новая модификация Vitotwin 350F. Основное отличие последней модели от предшественника заключается во встроенном бойлере на 175 литров.

Такое устройство прекрасно подходит для модернизации систем отопления и энергоснабжения в частном особняке или небольшом коммерческом здании. Несмотря на его стоимость (передовые технологии как никак) редкие для нашей страны покупатели подобных агрегатов результатом вполне довольны.

Диапазон модуляции двигателя Стирлинга (1:3) обеспечивает точную адаптацию мощности и эффективную работу даже при низких нагрузках (общий КПД равен 96%).

Бойлер позволяет дополнительно накапливать тепловую энергию. Правда, котельная установка имеет большой вес и монтируется только на пол. Тепло идёт на нагрев воды для отопления и ГВС.

Установка вырабатывает 1,0 кВт электрической мощности и 5,7 кВт тепловой. Когда этого не хватает, подключается пиковый котёл и тепловая мощность может быть увеличена в модуляционном режиме до 26 кВт.

Читайте также:  Терморегулятор данфосс для радиатора

Обе модели оснащаются полностью герметичным двигателем Стирлинга, не требующим какого-либо сервисного ремонта. Кроме того, идеально подогнанные подвижные элементы не производят шума, что позволяет монтировать котельное оборудование в любом удобном месте. Электрические элементы котла не нуждаются в подключении внешнего источника питания и, как следствие, котел зависит только от поставок магистрального газа либо от наличия бытового газа в баллоне или газгольдере.

Основное преимущество, которое даёт своему владельцу бытовой газовый котел с электрогенератором, в том, что дом кроме тепла получает ещё и собственную электроэнергию. И чем больше тепла вырабатывается, тем, соответственно, больше электроэнергии.

В некоторых случаях для накопления вырабатываемой в часы пиковой нагрузки котельного оборудования энергии даже рекомендуется подключать дополнительные аккумуляторы. Если же в определённые часы котёл не способен полноценно обеспечить дом электричеством, недостающая мощность добирается из центральной электросети.

Эксплуатация подобной установки не особо отличается от другого современного теплового оборудования. Котлы, вырабатывающие электрическую энергию, полностью автоматизированы и не требуют особого сервисного ремонта или любого другого вмешательства после запуска. Регулирующая электроника позволяет выбирать любую подходящую программу и режим температурного нагрева, который затем поддерживается автоматически.

Газовый котел с электрогенератором Viessmann Vitotwin

Экология потребления.Наука и техника: Альтернативой стандартным газовым котлам является установка когенерации тепловой электрической энергии (мини-ТЭС).

С развитием электросетей в нашем мире постоянно совершенствуются как сами электростанции, так и метод получения электричества. Не так давно на мини ТЭЦ стали использовать тепловую энергию, получаемую при выработке электричества в некоторых приборах. Этот метод комбинированного получения тепла и света одновременно был назван когенерацией, а затем на его основе был сконструирован двигатель «Стирлинга».

Установку Стирлинга относят к ряду двигателей внутреннего сгорания, способному работать практически на любом топливе. Его особенностью является то, что во время работы он использует нагрев и охлаждение рабочего тела, благодаря чему вырабатывается электрический ток. Именно эту технологию, появившуюся в 1943 году, используют сейчас в газовых котлах с генератором Стирлинга, довольно широко распространенных на западе.

Несмотря на то, что сама технология не нова, только сейчас компания Висман впервые решилась на применения этих двигателей в бытовых котлах, и, по сути, она является единственной на рынке, кто уже сейчас может предложить автономный газовый котёл с электрогенератором.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА:

Внутри закрытого поршня являющегося основой двигателя, находится закаченный газ, который во время нагрева сильно расширяется, толкает поршень, а затем, попав в охладитель, возвращается в свое исходное состояние вместе с поршневой группой.

Единственным минусом, которым обладают газовые электрогенераторы и котлы в одном корпусе, являются их размеры, так как, нагрев может происходить от небольшой газовой горелки, а вот для охлаждения требуются внушительные радиаторы. По этой причине котел с двигателем Стирлинга изготавливается в основном с напольным методом монтажа и довольно громоздок.

УСТРОЙСТВО КОТЛА ТАКОГО ТИПА:

Так как газ является источником тепла не требующим большое оборудование и при этом он способен дать высокую температуру нагрева, газовый котел с электрогенератором в качестве топлива использует именно его. Небольшая газовая горелка установленная под двигателем способна не только нагревать поршень до необходимой температуры, но и при необходимости догревать теплообменник конденсационного типа в котлах Viessmann с двигателем Стирлинга.

В некоторых случаях при пиковых нагрузках бытовой котёл с выработкой электроэнергии не способен полноценно обеспечивать электричеством, тогда не хватающая мощность добирается из центральной электросети.

Горелка в котле также может работать в двух режимах, расходуя газ по минимуму для нагрева только элементов двигателя, или повышая свою мощность в том случае, когда потребление горячей воды максимально и тепла исходящего от самого агрегата не хватает. Ряд оборудования оснащается дополнительным бойлером для обеспечения большего объема горячей воды.

Наиболее распространенными моделями котлов использующих технологию Стирлинга принято считать Viessmann Vitotwin 300 W и его более новую модификацию Vitotwin 350 F Viessmann.

Обе модели Viessmann Vitotwin оснащаются полностью герметичным двигателем, не требующим какого-либо сервисного ремонта. Более того идеально подогнанные подвижные элементы не производят шума, это позволяет монтировать котельное оборудование в любом удобном месте, вплоть до гостиных комнат.

Несмотря на сложную технологическую конструкцию индивидуальные газовые котлы с электрогенератором Висман относительно невелики. Основное отличие новой модели Vitotwin 350 F Viessmann от своего предшественника Viessmann Vitotwin 300 W заключается во встроенном бойлере на 175 литров. Наличие бойлера приводит к тому, что вся котельная установка обладает достаточно большим весом и монтируется только на пол, в отличие от 300W, который можно было подвешивать на стену по принципу обычного газового котла.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ОБОРУДОВАНИЯ:

Чем больше потребления тепла, тем больше электроэнергии вырабатывается. В некоторых случаях рекомендовано подключения дополнительных аккумуляторных батарей для накопления вырабатываемого света в часы пиковой нагрузки котельного оборудования. Кроме этого есть еще ряд причин, существенно выделяющий эти мини ТЭЦ:

  • Котлы вырабатывающие электрическую энергию полностью автоматизированы, не требуют сервисного ремонта или любого другого вмешательства человека после их запуска.
  • Регулирующая электроника позволяет выбирать любую подходящую программу и режим температурного нагрева, который затем поддерживается автоматически.
  • Благодаря тому, что автономные котлы отопления вырабатывают электроэнергию, все электрические элементы котла нее нуждаются в подключении внешнего источника питания и как следствие котел зависит только от поставок магистрального газа либо от наличия бытового газа в баллоне или газгольдере.
  • Газ практически не продуцирует вредных компонентов во время горения, это позволяет отнести симбиоз газового конденсационного котла и двигателя Стирлинга, к экологически чистому оборудованию.



Когенераторы: отопление плюс электричество

Электроэнергию можно получать не только от централизованных сетей, солнечных батарей и ветряков, но и при помощи когенераторной установки, которая способна обеспечить коттедж одновременно теплом, горячей водой и электричеством. Более того, излишки электричества можно продавать.

Применение теплоэлектроцентралей в частных домах требует учета ряда факторов, о которых и пойдет речь в этой статье.

Но сначала поговорим о преимуществах производства электроэнергии вместе с производством тепла. Сразу возникает вопрос: зачем нужна когенераторная установка, если можно обеспечить подачу электроэнергии от обычного генератора, работающего на жидком или газообразном топливе? Но выгода заключена в том, что эффективность полученной электроэнергии при помощи когенераторной установки в два раза выше, чем при отдельной генерации традиционным способом. Принцип когенерации позволяет получить сразу два вида энергии – тепловую и электрическую. По сути, это тепловая мни-электростанция. Известно, что при производстве электричества современной ТЭЦ потери преобразования первичного источника энергии (газ, уголь) составляют 45-60%. Эти потери называются побочным теплом. Они не теряются бесследно, а направляются на дополнительное производство электричества, пара, горячей воды. Общий коэффициент применения топлива при этом возрастает, а выбросы СО 2 – снижаются.

Теплоэлектроцентрали бывают не только промышленными. Сегодня выпускаются установки различной мощности, способные обеспечить теплом и электричеством целый город, а также такие, которые предназначены для обеспечения частного дома. Последние по своим габаритам не отличаются от бытового холодильника. Определенное сходство есть и во внешнем виде. Такие когенераторные установки называются микроТЭЦ.

Принцип работы микроТЭЦ

К установкам, называющимся микроТЭЦ, относится когенераторное оборудование, вырабатывающее до 50 кВт электроэнергии. Основные компоненты микроТЭЦ – теплообменник, электрический генератор, силовой агрегат и блок электронного управления. Для выработки электричества необходимо привести в действие генератор. Эту задачу берет на себя силовой агрегат, который может быть газовой турбиной, двигателем внутреннего сгорания или двигателем Стирлинга и др. Любой силовой агрегат производит не только крутящий момент, но и т.н. побочное тепло, которое в микроТЭЦ идет на подогрев воды и отопление.

Все агрегаты и прочие элементы микроТЭЦ монтируются на общей платформе и накрываются звукоизоляционным кожухом. Как уже говорилось, микроТЭЦ внешне напоминает холодильник или современный напольный отопительный котел. Установка не занимает много места.

Мощность микроТЭЦ способна удовлетворить потребности коттеджа. Самый компактный когенератор фирмы Vaillant – модель Ecopower e3.0, работающий на газе, способен вырабатывать от 1,3 до 3 кВт электроэнергии, а также 4-8 кВт тепловую мощность. Потери этого агрегата составляют не более 10%, при этом вырабатывается 65% тепла и 25% электроэнергии. Более мощный пример – когенератор фирмы Senertec Dach 5.5, производящий до 5,5 кВт электроэнергии и до 12,5 кВт теплоэнергии.

Производство электроэнергии

Традиционные котлы, направленные исключительно на обогрев, проектируются с учетом потребностей жилья и используются только в отопительный сезон. Когерентные установки помимо тепла вырабатывают еще и электричество. Некоторые из них имеют приоритет тепла, некоторые – электричества. Побочное тепло таких установок аккумулируется и используется параллельно.

Избыток электроэнергии, полученной от когерентной установки, можно сбрасывать в общественную сеть. Это практикуется в ряде развитых стран. Так, в Германии существует специальный закон, определяющий порядок возмещения средств частным поставщикам. Похожий закон действует и в США. Он заставляет коммунальных операторов компенсировать мощность, поставленную в общественную сеть. Однако вопрос продажи электричества нас интересует не столько, сколько использование его для собственных нужд.

На сегодняшний день когерентная установка является довольно дорогим оборудованием, но капитальные затраты компенсируются в процессе ее эксплуатации за счет экономии топлива.

Рентабельность когерентных установок

Применение когерентных установок в коттедже может быть выгодно только при определенных условиях. Принцип параллельности выработки тепла и электричества заставляет одновременно эксплуатировать эти виды энергий. В противном случае эффективность оборудования падает, а вместе с ней и рентабельность. Итак, выделяется несколько обязательных условий рентабельности когерентных установок:

  • одновременный и сбалансированный расход тепла и электричества;
  • полная нагрузка на установку на протяжении всего срока эксплуатации;
  • максимальный отбор выработанной электроэнергии.

Дисбаланс между потреблениями тепловой и электрической энергии образуется при низких потребностях дома в тепле. Однако если при выборе модели когенераторной установки учитывалось теплопотребление дома, то лишнего тепла образовываться не должно. То же можно сказать и о затратах электроэнергии. Гарантию рентабельности когерентной установки может дать только тщательный расчет экономической целесообразности системы.

Развивающийся рынок когенераторных установок уделяет много внимания микроТЭЦ, специально предназначенных для небольших односемейных домов. Такие приборы способны вырабатывать от 1 кВт электроэнергии, в качестве первичного топлива используя ископаемые энергоносители. В последнее время все больше появляется моделей микроТЭЦ на пеллетах, а уже к 2015 году планируется наладить серийное производство микро-ТЭЦ на топливных элементах.

Многие крупные производители отопительной техники сегодня занимаются разработкой микроТЭЦ, оснащенных двигателем Стирлинга, работающем на газе. Такие установки могут быть предназначенными как для сезонной, так и для круглогодичной работы.

Специалисты пророчат когенерации большое будущее. В настоящее время это одно из наиболее экономически эффективный и экологический способ производства тепло- электроэнергии. Такие установки позволяют не только обеспечить дом электричеством, но и решают проблему пиковых нагрузок, а также могут рассматриваться как источники бесперебойного электроснабжения.

Ссылка на основную публикацию