Логично было бы в период с повышенной температурой наружного воздуха снизить мощность котла, а следовательно и расход топлива. Однако снижение расхода топлива может привести к изменению условия сгорания топлива, размера факела в камере сгорания и, как следствие, к снижению КПД. В связи с этим по своей конструкции жидкотопливные и газовые горелки могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми, рассчитанными на сжигание меньшего количества топлива, а также модулирующими. Модулирующие горелки позволяют бесступенчато изменять мощность в зависимости от потребности в теплоте путем количественного изменения соотношения топливо/воздух, т. е. когда в зависимости от количества подаваемого воздуха и аэродинамического сопротивления в камере сгорания изменяется подача топлива. Это обеспечивает стабильный КПД котла и минимальные концентрации загрязняющих веществ в уходящих газах при переменной тепловой нагрузке.
В последнее время на мировом рынке появились комбинированные горелки для жидкого и газообразного топлива. В этом случае на котел устанавливается одна горелка, к которой подводится газопровод и топливопровод жидкого топлива. Отсутствует необходимость в смене горелки, она лишь переключается с одного вида топлива на другой. Естественно, что устройство такой горелки сложнее, а стоимость намного выше, чем при применении двух горелок на разные виды топлива. В связи с этим такие горелки — пока редкость на российском рынке. В настоящее время у нас представлены комбинированные горелки фирм Elko Klockner мощностью от 100 кВт, Weishaupt GL1/1-E мощностью от 60 до 335 кВт и GL3/1-E, RGL3/1-E мощностью от 90 до 630 кВт.
К жидкотопливным горелкам топливо из емкости подается топливным насосом под давлением и распыляется форсункой в виде мельчайших капель. Эта капельная взвесь в виде тумана смешивается с воздухом, нагнетаемым дутьевым вентилятором в необходимом для сгорания соотношении, и подается в зону горения. При розжиге топливно-воздушная смесь поджигается запальным устройством, а далее процесс горения поддерживается самостоятельно. Факел пламени будет иметь в этом случае желтую окраску. Для получения голубого пламени применяют предварительный подогрев топлива электрическим нагревателем или потоком уходящих газов.
При этом капельки топлива испаряются, превращаясь в пар, и, смешиваясь с воздухом, сгорают с большей эффективностью. Выбросы угарного газа, окислов азота и серы будут значительно ниже допустимых значений самых требовательных европейских экологических норм. Такие жидкотопливные горелки называют иногда горелками синего пламени. Несмотря на то, что они сегодня дороже традиционных, учитывая, что нормативные требования по эффективности сжигания и экологии будут возрастать, за модулирующими горелками с предварительным подогревом топлива — будущее.
Так как газовые горелки для комбинированных котлов имеют вентиляторный наддув, они оказываются более устойчивыми к колебаниям давления газа в газопроводной сети, чем атмосферные горелки газовых котлов, и работают даже при понижении давления газа в сети до 70–80 мм. С целью энергосбережения и улучшения эффективности сгорания при розжиге котла горелки комплектуются воздушным клапаном с сервоприводом (маркировка L в обозначении модели), который препятствует охлаждению камеры сгорания в период, когда горелка не работает. Плавно открываясь при розжиге котла, клапан предотвращает пульсации и способствует плавному выходу котла на рабочие параметры. Сегодня на российском рынке представлены горелки многих фирм-производителей для газообразного и жидкого топлива. Они пригодны для использования в котлах малой мощности, предназначенных для отопления коттеджей, и обеспечивают высокий КПД агрегата при самых различных режимах работы. Наибольшей популярностью пользуются горелки немецких, английских и финских производителей.
Поскольку при сжигании жидкого топлива образуется больше сернистых соединений, которые могут конденсироваться на поверхности стенок котла, особенно при низких температурах воды, тепловоспринимающие поверхности комбинированных котлов для жидкого и газообразного топлива выполняют из чугуна, который меньше подвергается коррозии, чем сталь.
Некоторые модели комбинированных котлов имеют встроенные емкости-аккумуляторы горячей воды. Те модели, которые их не имеют, могут присоединяться к отдельным бакам-аккумуляторам тех же фирм-производителей, которые устанавливаются рядом с котлом или под ним для экономии полезной площади. Следует заметить, что с 1 января 2000 года вступили в действие новые нормативы по теплозащите зданий, которые предусматривают для ограждающих конструкций зданий в 3,5–3,7 раза большие термические сопротивления по сравнению с уровнем 1995 года. Это означает, что расчетная тепловая мощность котла снизится по сравнению с аналогичным по площади зданием, построенным по старым нормативам, также в 3,5–3,7 раза. Безусловно, это будет реальная экономия и в затратах на котел и систему отопления, и ежегодных в затратах на топливо. Однако, если котел обслуживает одновременно и систему отопления, и систему горячего водоснабжения, его мощности может не хватить для комфортного горячего водоснабжения. Ведь для комфортного душа потребуется расход 8 л/мин воды температурой 40 °C, а для наполнения ванны, которое должно произойти по нормам за 10 мин, потребуется расход горячей воды 15 л/мин. Это потребует мощности котла 18–30 кВт. Мощность же котла при современном уровне теплоизоляции будет примерно в 2–3 раза меньше. Применение баков-аккумуляторов большого объема повысит комфорт горячего водоснабжения, но может одновременно снизить тепловой комфорт в доме, ведь для нагрева большего по объему бака-аккумулятора горячей воды котлом с меньшей тепловой мощностью потребуется более продолжительное время — 40 мин и более, и именно на такое время котел будет отключен от отопительного контура. В данном случае придется делать технико-экономическое обоснование: или производить выбор мощности котла исходя из нужд горячего водоснабжения, но при этом использовать котлы с модулирующими горелками, обеспечивающими высокий КПД при низкой степени загрузки, или использовать отдельный бак-аккумулятор горячей воды с автономным подогревом газовой или жидкотопливной горелкой.
При установке комбинированных котлов придется предусмотреть отдельное помещение для размещения емкостей для жидкого топлива. Они могут быть пластмассовыми производства фирм Dehoust, Schutz, Roth (Германия) или стальными производства фирмы Roth. Все они поставляются в Россию. Пластмассовые емкости дешевле и легче металлических. Фирма Schutz выпускает емкости объемом 1050; 1600; 1850 и 2200 л при ширине 78 см и высоте от 195 до 199 см, что обеспечивает наиболее экономное использование полезного объема помещения и позволяет пронести их практически через любую дверь. Двойные стенки и надежная система контроля герметичности дают возможность устанавливать их непосредственно на пол без металлического поддона.
Набор топливных емкостей соединяется системой трубопроводов в батарею необходимого объема. Емкости снабжены специальным клапаном SMP с защитой от распространения запаха. На топливопровод перед горелкой необходимо установить топливный фильтр, производимый и реализуемый в России, например, фирмой Oventrop (Германия). Емкости могут располагаться снаружи здания и быть заглублены в землю на глубину промерзания. При этом следует иметь в виду, что при низких температурах вязкость топлива увеличивается и топливный насос будет затрачивать больше электроэнергии на перекачку топлива. Кроме того, вода, порой присутствующая в дизельном топливе, может замерзать и закупоривать топливопровод.
