Как ни странно, но в технической литературе нет чётко сформулированного понятия «настенный газовый котёл». Вероятно, это связано с тем, что, как самостоятельный, массовый тип отопительного оборудования, настенные котлы стали применяться только в последние несколько десятилетий. Мы предлагаем следующее определение.

Настенный газовый котёл — автономное, компактное, размещаемое на стене устройство для получения тепловой энергии путём сжигания газообразного топлива, используемое для теплоснабжения помещений, предназначенных для одного домохозяйства.

За последние годы ситуация с объёмами применения настенных газовых котлов в России изменилась. С 2000 года настенные котлы стали устанавливаться при «поквартирном отоплении» многоэтажных домов и сейчас рассматриваются как альтернатива централизованному теплоснабжению многоквартирных зданий. Котлы этого типа широко применяются для индивидуального малоэтажного и дачного строительства.

Произошли изменения и в локализации производства в России. В 2014 году в городе Энгельс Саратовской области был построен завод «Бош Отопительные Системы», который производит из импортных комплектующих промышленные и бытовые газовые котлы для отопления и водоснабжения зданий и помещений. На юге и севере России, в Адыгее (посёлок Энем), в городах Таганрог, Армавир, существуют заводы «Ардерия», «Лемакс», «Балтгаз», которые выпускают российские настенные газовые котлы собственных разработок. Существует также несколько ОЕМ-проектов российских компаний, которые продают настенные котлы под своими брендами, но эти котлы собираются в Китайской Народной Республике.

История создания настенных газовых котлов. Городской и природный газ. 10/2020. Фото 1

Виды газообразного топлива

История возникновения настенных газовых котлов теснейшим образом связана с историей развития применения газа как вида топлива. Не только природного газа, как ископаемого топлива, но и искусственного городского «светильного газа», применявшегося до середины XX века. И природный газ, и «светильный» являются невозобновляемыми источниками энергии. К основным невозобновляемым (ископаемым) источникам энергии относятся уголь, нефть, природный газ, торф, горючий сланец, ядерное топливо. Это те источники энергии, которые образуются или восстанавливаются медленнее, чем расходуются. При сжигании ископаемого топлива в атмосферу выбрасывается множество вредных веществ, отрицательно влияющих на здоровье человека и других организмов. Вещества, находящиеся в дымовых газах, усиливают парниковый эффект и влияют на климат на Земле. Именно газ, как вид топлива, используется в настенных газовых котлах.

Природный газ — наиболее эффективный и самый чистый вид традиционного топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти, отсутствие золы, лёгкость розжига и регулирования процесса горения, экономичность и простота транспортировки к потребителю, возможность хранения в сжатом и сжиженном состоянии. При правильной настройке процессов горения природного газа в эффективных теплогенераторах образуется минимальное количество вредных выбросов, в том числе парниковых газов.

Важным показателем применения природного газа для теплоэнергетических установок является низкая стоимость его добычи по сравнению с другими традиционными видами топлива. К примеру, если принять стоимость угля (в пересчёте на тонну условного топлива) за 100%, то стоимость добычи природного газа составляет 10% [1].

Практическое использование горючих газов началось в середине XIX века для освещения улиц в крупных городах. Однако для уличных фонарей использовался не природный газ, а искусственный «светильный газ», полученный в процессе переработки каменного угля, горючих сланцев, дров, нефти. В Российской империи газовые фонари, а, соответственно, и заводы по производству «светильного газа», появились в Петербурге, Москве, Киеве, Одессе и других крупных городах. Городской горючий газ вырабатывался на небольших заводах из природного ископаемого топлива различными способами и транспортировался по чугунным трубам диаметром до 30 см.

Например, в Москве «светильный газ» для освещения Большого и Малого театров вырабатывался небольшим заводом по производству этого газа из каменного угля, который располагался в северной части Малого театра. Этот горючий искусственный газ состоял из смеси газов и менялся в зависимости от качества и вида сырья. В среднем городской газ (каменноугольный, водяной, генераторный, синтез-газ, «светильный») состоял из водорода — 46%, метана — 33%, тяжёлых углеводородов — 5%, окиси углерода — 10%, углекислого газа — 3%, азота — 3% [2].

Наибольшего размаха получение искусственного газа достигло в Северной Америке. В 1868 году в США насчитывалось 971 газовое общество, в Канаде — 47. Из этих обществ 616 эксплуатировали каменноугольный газ; 312 употребляли другие способы получения газа, преимущественно добывали водяной газ. В Англии в 1890–1891 годах насчитывалось 594 газовых завода. Количество проданного газа — 2915 млн м3; число потребителей — 2,3 млн; число уличных фонарей — 460 тыс. шт.; длина газоносной сети — 35150 км. В Берлине потребление газа достигло 94 млн м3. В Париже ежегодное потребление газа дошло до 308 млн м3 [3].

Важно отметить, что природный газ и его применение известно давно. В 1816 году в Балтиморе была создана первая американская компания, использовавшая природный газ. В 1859 году Эдвин Дрейк построил трубопровод в штате Пенсильвания диаметром два дюйма и длиной около 8 км для использования его в практических целях. Но при транспортировке на большие расстояния были большие проблемы, связанные с утечками. В 1870 году в Блумфилде (США) была предпринята попытка транспортировки газа по 20-мильной магистрали из сосновых труб, которая закончилась неудачей [3].

К 1891 году в Чикаго были построены газопроводы для транспортировки природного газа на расстояние 120 миль, и доля использования природного газа, в сравнении со «светильным газом» для освещения улиц и зданий, по сравнению с Европой, была значительной. В Европе расстояния между найденными месторождениями природного газа и крупными городами составляли тысячи километров и на несколько десятилетий отодвинули его применение. Потому именно искусственный «светильный газ», произведённый непосредственно в городах на близком расстоянии от потребителей, использовался для освещения, подготовки горячей воды и отопления домов.

Хронология развития применения газа

Из хронологии некоторых событий по развитию применения газа в России можно отметить [2]:

1863 год — построен небольшой газовый завод для освещения Большого и Малого Императорских театров.

1868 год в России действует 310 газовых заводов.

1910 год из 1082 городов Российской империи уличное освещение имели 886, электрическое было в 74, а газовое — в 35 городах. Многие из городов сочетали разные типы освещения. Произведён опыт освещения крупных городских улиц Большой Лубянки и Сретенки новыми газовыми фонарями с применением газа повышенного давления.

История создания настенных газовых котлов. Городской и природный газ. 10/2020. Фото 2

1911 год — создана первая российская компания по добыче и использованию природного газа «Ставропольское товарищество для исследования и эксплуатации недр земли».

1924 год — создан Гелиевый комитет, и в стране начались планомерные поиски газовых месторождений.

Сорок лет «светильный газ» в Москве

использовался только для освещения. А первые газовые плиты и водонагревательные колонки появились у москвичей в 1906 году. Тогда в городе было всего десять газовых плит и водонагревателей. Через четыре года в московских квартирах было более 7000 газовых приборов! Переходя от одной компании к другой, газовое хозяйство Москвы 29 января 1905 года стало собственностью городской управы. Стоило это хозяйство 2,5 миллиона рублей и включало в себя газовый завод, 215 вёрст газовых сетей (одна верста составляет примерно 1,067 км), 8735 газовых фонарей и 3720 частных потребителей [4].

До Первой мировой войны во многих городах Европы и Америки городской газ использовался для отопления или подготовки горячей воды, но это были отдельные агрегаты. Кроме того, получение газа из угля и других ископаемых было дорого, а система газоснабжения монтировалась из коротких чугунных труб, и при прокачке газа по ним происходили значительные потери.

История создания настенных газовых котлов. Городской и природный газ. 10/2020. Фото 3

Тем не менее, именно появление «светильного газа», как удобного для городской среды вида топлива, используемого первоначально для освещения улиц и зданий, стимулировало развитие газового оборудования для отопления и подготовки горячей воды. Городские газовые сети требовали постоянного обслуживания и формирования городского газового хозяйства, но газ как вид топлива обладал рядом неоспоримых преимуществ для развивающихся городов.

После Второй мировой войны произошла революция в газоснабжении. Бурно развивались металлургическая, химическая, строительные отрасли, требующие больших энергетических ресурсов. В 1950–1960-е годы были открыты месторождения природного газа, началась строительство газопроводов. Среди важнейших событий, повлиявших на развитие газового отопления, можно отметить начало «газовой революции» в СССР, где в 1950 году было открыто уникальное по запасам газа Северо-Ставропольско-Пелажадинское месторождение, а на Украине разведали крупное газовое месторождение — Шебелинское.

В Европе в Нидерландах в 1959 году было открыто крупнейшее Гронингенское газовое месторождение природного газа. В 1956 году в США газ впервые стал основным топливом страны для отопления жилых домов, обеспечив обогрев 10,2 миллиона домохозяйств. Началась интенсивная «газификация» всех развитых стран, поскольку были созданы предпосылки для массового применения газового отопительного оборудования.

Природный газ — ископаемое топливо, смесь газов, образовавшаяся в недрах Земли. Состав природного газа зависит от месторождений. Основным компонентом является метан — 70–98%, кроме этого газа, в природном газе присутствуют: этан (1,5–15,1%), пропан (0,1–1,5%), бутан (0,02–0,6%), азот (0,7–5,6%), углекислый газ (0,1–1,0%), водород (0–0,02%), сероводород (0–0,02%), а также различные инертные газы [5].

Полностью текст истории создания, устройства, классификации настенных газовых котлов представлен в [6, 7].