Если мы ставим перед собой задачу добиться наибольшей эффективности существующего котла, то, в первую очередь, стоит добиться его работы с максимальным КПД. Во-первых, необходимо поддерживать теплообменные поверхности теплогенератора в чистом состоянии для максимального охлаждения продуктов сгорания и сокращения потерь тепла. Также важно правильно настроить горелку котла. Далее следует оптимизировать режим производства и потребления тепла. Обычно это реализуется с помощью погодозависимой автоматики котла и системы отопления, которая способна отслеживать запросы на тепло от всех потребителей и выводить котел на нужную мощность и температуру.

На сегодняшний день у большинства производителей котельного оборудования в ассортименте представлены конденсационные котлы, которые являются самыми эффективными теплогенераторами, сжигающими природный газ, сжиженный газ или жидкое топливо. В России более активному внедрению такого экономичного оборудования препятствуют несколько факторов. Во-первых, стоимость природного газа в нашей стране не настолько высокая, чтобы потребители всерьез задумывались об экономии в 10-15% на расходе топлива. Во-вторых, стоимость конденсационных котлов выше. В промышленной сфере активное внедрение тормозится тем, что единичная мощность конденсационных котлов не превышает в среднем 1200-1800 кВт, а максимальная температура теплоносителя составляет 90 °С.

Таким образом, при переходе к локальным котельным небольшой мощности и низкотемпературным системам отопления в сфере промышленных котельных у конденсационных котлов появится больше перспектив.

Мировые тенденции в сфере теплоснабжения во многом связаны с замещением использования ископаемых не возобновляемых источников энергии возобновляемыми. Но и для России, как одному из ведущих поставщиков ископаемых энергоносителей, некоторые из технологий могли бы быть интересны, ведь далеко не все регионы имеют достаточную газификацию. Например, технологии по производству газа из биомассы. Огромное количество производств, сельхозугодий оплачивает утилизацию отходов, которые могли бы быть использованы для производства биогаза. В некоторых регионах страны с легкодоступными геотермальными источниками находит относительно широкое применение тепловых насосов для производства тепла.

В газифицированных регионах самое актуальное решение по повышению эффективности производства тепла – конденсационные котлы.

Если говорить про ключевые проблемы использования, то опираясь на статистику выходов в отказ котельного оборудования, можно сказать, что практически в 100% случаев - это человеческий фактор. Сложности начинаются с этапа проекта котельной, когда в попытке сэкономить средства заказчики обращаются не к проверенным временем профессионалам, рекомендуемых производителем, а к людям, предложившим минимальную стоимость работ, при этом не получив никаких рекомендаций и не убедившись даже в их портфолио. Это, зачастую, приводит к ошибкам в проекте: правильности технического решения реализации котельной, расчетам, корректности выбора смежного оборудования. Аналогичная ситуация складывается в эксплуатации. Для снижения затрат регламентные работы проводятся нерегулярно и не в полном объеме. Особая тема – системы подготовки качества воды для теплоносителя котельной, ведь львиная доля выходов из строя вызвана именно ей, а точнее ненадлежащим контролем ее работы.

Котельная, рассматриваемая как долгосрочные инвестиции, требует как соблюдения графика и полноты проведения регламентных работ, так и достаточности квалификации обслуживающего персонала. Не соблюдение этого правила зачастую оборачивается значительным непредвиденными затратами на ремонт оборудования.

Что касается повышения эффективности котельных – это комплексный вопрос, его невозможно рассматривать отдельно от эффективного расходования тепла. Если говорить только об эффективном производстве тепловой энергии, то для России, где основные энергоносители – ископаемые виды источников энергии, самый простой способ повышения эффективности это переход на теплогенераторы, использующие скрытую теплоту уходящих газов, т.е. конденсационные котлы или установка конденсационных экономайзеров на традиционные котлы. Законодательная поддержка подобных решений могла значительно расширить их распространенность.

Подвижки в сторону все большей распространённости подобных решений в России наблюдаются уже достаточно давно. Но, как всегда, встают вопросы, касающиеся экономической целесообразности как первичных, так эксплуатационных затрат. К сожалению, конденсационные котлы требуют значительно больших капитальных вложений при возведении котельной, но это объяснимо значительно более дорогими материалами, используемыми при их производстве по сравнению с традиционными аналогами. Зачастую стоимость конденсационных котлов выше на 50-80%. Самое же главное, такие инвестиции окупают себя и, как правило, на протяжении всего 3-6 лет эксплуатации, ведь КПД котельной на конденсационных котлах на 7-12% выше. Например, для котельной мощности 1 МВт ежегодная экономия только на топливе (магистральный газ) составляет порядка полумиллиона рублей.

В Европе в последние годы отмечается устойчивый рост интереса к использованию биологического топлива в промышленных котельных установках (животного жира, растительного и рапсового масла, биологического топлива и особенно глицерина), а также горелок, сокращающих выбросы СО2 в атмосферу. Это связано с необходимостью соблюдения норм Евросоюза, а также с постоянным ростом цен на традиционное котельное топливо, такое как природный газ, дизельное топливо и мазут.

Повысить эффективность котельной можно с помощью современных технологий и грамотных проектных решений. Например, использование конденсационных котлов в водогрейных котельных повышают коэффициент полезного действия до 100% в сравнении с КПД обычных котлов. А при использовании высокоэффективных солнечных коллекторов можно экономить до 35% расходов на отоплении и до 60% энергии на приготовление горячей воды.

Основа эффективной работы паровой котельной – это грамотный проект и правильная эксплуатация в соответствии с установленным требованиями. С помощью утилизации тепла конденсата и пара вторичного вcкипания можно сократить расход топлива паровых котлов на 25%, а настройка рабочих параметров системы (потребление пара, расход топлива и точное поддержание температуры в процессах) могут оптимизировать потребление тепловой энергии еще на 30%. Конечно, применение современного оборудования и технологий увеличивают стоимость проекта, именно это сегодня и является сдерживающим фактором повышения энергоэффективности.

В частных зданиях, например, коттеджах, где источниками тепла являются газовые котлы, важно рациональное использование природного газа. У «традиционного» котельного оборудования, коэффициент полезного действия (КПД) которого составляет 86 – 90% или ниже, существуют потери тепла от уходящих газов. Фактически от 10 до 14% тепла попадает в атмосферу через дымоходы.

В Европе проблема низкой энергоэффективности решается с помощью котлов конденсационной серии, КПД которых близок к 100% за счет понижения температуры уходящих газов. Таким образом, энергия становится полезной и сжигаемый газ расходуется эффективно.

Кроме того, из-за особенностей конструкции конденсационные котлы имеют широкий диапазон по модуляции выдаваемой мощности. Начинают работать с минимальной мощности, которая увеличивается в зависимости от потребностей жильцов, тогда как «традиционные» газовые котлы в большинстве случаев имеют только двухступенчатую регулировку. В результате конденсационное оборудование оперативнее реагирует на регулировку температуры теплоносителя, снижая излишний расход тепла.

В российских климатических условиях конденсационные котлы в режиме конденсации работают только при небольших минусовых температурах наружного воздуха. Поэтому при применении конденсационной техники систему отопления стоит делать низкотемпературной - с температурой теплоносителя на выходе из котла не более 70⁰С. Такие системы оправданы с точки зрения комфорта в помещении, поддержания требуемой температуры и влажности внутреннего воздуха. Зачастую в зимний период при подаче с котла теплоносителя с температурой 85-90⁰С воздух в помещениях подсушивается.

К сожалению, в нашей стране конденсационные котлы пока редко используются, из-за их высокой стоимости и низкой стоимости газа по сравнению с ценами на энергоноситель в Европе. Иными словами, потребность в экономии газа и применения энергоэффективного котельного оборудования у европейцев значительно выше.

Высокая инерционность радиаторов – это еще одна причина низкой энергоэффективности систем отопления. Объемные радиаторы, например, чугунные изначально прогреваются дольше по причине большого объема теплоносителя в них. Тогда как алюминиевые и биметаллические радиаторы обладают низкой инерцией и нуждаются в меньшем объеме теплоносителя. Таким образом, применение низко инерционных радиаторов может также стать источником снижения энергетических затрат.

В случае с городскими квартальными котельными основная проблема энергоэффективности заключается в существенных теплопотерях и утечках теплоносителя на теплотрассах. Раньше трубопроводы систем отопления часто прокладывались без должной теплоизоляции, в результате чего часть тепла уходила в грунт. Это особенно заметно зимой, когда на некоторых участках пешеходных дорожек или газонов постоянно тает снег. Также существуют утечки теплоносителя через арматуру, например, задвижки, расположенные в тепловых камерах.

Решением проблемы является автономное теплоснабжение, к примеру, поквартирное отопление или автономные котельные, обеспечивающие теплом отдельно стоящие здания. К примеру, подобный опыт реализован в Белгороде, где с 2001 года запущен проект поквартирного теплоснабжения. В каждой квартире установлены настенные двухконтурные газовые котлы, которые позволяют жителям самостоятельно регулировать подачу тепла и пользоваться горячей водой. В некоторых случаях устанавливаются крышные котельные, обеспечивающие теплом и горячей водой отдельно стоящие здания. В обоих случаях теплотрассы отсутствуют, что существенно уменьшает потери тепла.