Подключение котлов отопления с буферной емкостью

Правильная установка твердотопливного котла в отопительную систему закрытого типа

Начнем с базовой схемы подключения теплоаккумулятора к ТТК. В схеме организовано два контура – котловой и отопительный, каждый на своём насосном (насосно-смесительном) узле. Насос котлового контура загружает теплоаккумулятор горячим теплоносителем, а насосно-смесительный узел отопительного контура обеспечивает подачу теплоносителя нужной температуры к потребителям  тепла.

Рис. 1. Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу (от Meibes).

Условные обозначения:1 – группа безопасности (автоматический воздухоотводчик, манометр, предохранительный клапан);2 – узел защиты от низкотемпературной коррозии;3 – узел подключения расширительного бака;4 – теплоаккумулятор;5 – смесительный узел отопительного контура;6 – контроллер7 – циркуляционный насос;

Рассмотрим работу системы отопления в данной схеме. На начальном этапе, сразу после растопки твердотопливного котла, для предотвращения выпадания конденсата, циркуляция теплоносителя не происходит до достижения минимальной температуры в котле (как правило ~ 50°-60°C). После нагрева теплоносителя до заданной температуры, котловой датчик (8) подаёт сигнал контроллеру (6) на включение циркуляционного насоса (7) котлового контура.

Управление циркуляцией насоса  котлового контура обычно осуществляется по температуре дымовых газов и разнице температур теплоносителя в котле и теплоаккумуляторе. Если горение топлива в котле прекращается, то датчик дымовых газов (9) подает сигнал контроллеру на отключение циркуляционного насоса, чтобы не допустить остывания теплоносителя в ТА. То же самое происходит, если температура тн в котле будет ниже температуры теплоносителя в буферной емкости.

Подача тепла в отопительный контур происходит в данной схеме через типовой насосно-смесительный узел (5), который обеспечивает подачу теплоносителя постоянной температуры вне зависимости от изменения температуры в буферной емкости. Очевидно, что эффективный объем теплоаккумулятора зависит от разницы температур подачи, на который настроен смесительный узел, и теплоносителя в баке.

Поэтому более эффективен теплоаккумулятор в низкотемпературных системах отопления, при температуре подачи ~ 50-55°C. Требуемую температуру обеспечивает узел подмеса, выполненный на основе трехходового крана (12), посредством которого, смешивается высокотемпературный теплоноситель из буферной емкости с теплоносителем обратной линии отопительного контура.

Мнение о том, что твердотопливный котёл представляет собой морально устаревший агрегат, покрытый грязью и копотью, ошибочно, не так ли?

Сложность управления процессом горения в твердотопливных котлах приводит к большой инерционности отопительной системы, что негативно сказывается на удобстве и безопасности во время эксплуатации. Ситуация осложняется ещё и тем, что КПД агрегатов этого типа напрямую зависит от температуры теплоносителя.

Для эффективной работы отопления обвязка должна обеспечивать температуру теплового агента в пределах 60 – 65 °С. Разумеется, при неправильной интеграции оборудования такой нагрев при плюсовой температуре «за бортом» будет весьма некомфортным и неэкономичным. Кроме того, полноценная работа теплогенератора зависит от ряда дополнительных факторов — типа отопительной системы, количества контуров, наличия дополнительных потребителей энергии и т. д.

Прежде всего, необходимо отметить, что открытые системы гравитационного типа считаются наиболее подходящими для твердотопливных котлов. Связано это с тем, что даже в экстренных случаях, связанных с резким повышением температуры и давления, отопление, скорее всего, останется герметичным и работоспособным.

Немаловажно и то, что функциональность обогревающего оборудования не зависит от наличия электропитания. Учитывая, что котлы, работающие на дровах, устанавливают не в мегаполисах, а в удалённых от благ цивилизации районах, этот фактор не покажется вам таким уж малозначительным. Конечно, эта схема не лишена недостатков, главными из которых являются:

  • свободный доступ кислорода к системе, что вызывает внутреннюю коррозию труб;
  • необходимость в пополнении уровня теплоносителя вследствие его испарения;
  • неравномерность температуры теплового агента в начале и в конце каждого контура.

Несмотря на недостатки, гравитационная схема очень популярна ввиду её простоты, надёжности и низкой стоимости.

Схема обвязки котла

Схема монтажа твердотопливного агрегата в отопительной системе открытого типа

Принимая решение выполнять монтаж данным способом, учтите, что для нормальной циркуляции теплоносителя вход котла должен находиться ниже радиаторов отопления не менее, чем на 0.5 м. Трубы подачи и обратки должны иметь уклоны для нормальной циркуляции теплоносителя. Кроме того, важно правильно рассчитать гидродинамическое сопротивление всех веток системы, а в процессе проектирования стараться уменьшить число запорной и регулирующей арматуры.

Установка на обратной магистрали расширительного бачка мембранного типа позволит избежать вредного воздействия кислорода и избавит от необходимости контроля уровня теплоносителя.

Расширительный бак

Конструкция мембранного расширительного бака

Принимая решение оборудовать гравитационную систему герметичным расширительным бачком, учитывайте следующие моменты:

  • ёмкость мембранного бака должна вмещать не менее 10% объёма всего теплоносителя;
  • на трубе подачи обязательно должен быть установлен предохранительный клапан;
  • самая верхняя точка системы должна быть оборудована воздухоотводчиком.

Дополнительные устройства, которые входят в группу безопасности котла (предохранительный клапан и воздухоотводик), придётся приобретать отдельно — производители очень редко комплектуют агрегаты подобными устройствами.

Огромным преимуществом твердотопливных котлов является то, что для их установки не требуется никаких разрешительных документов. Монтаж вполне можно провести собственноручно, тем более, что для этого не потребуется ни специального инструмента, ни особых знаний. Главное — ответственно подойти к работе и соблюдать очерёдность всех этапов.

Недостатком отопительных агрегатов, используемых для сжигания дров и угля, является необходимость в специальном, хорошо проветриваемом помещении. Конечно, можно было бы установить котёл в кухне или ванной, однако, периодический выброс дыма и копоти, грязь от топлива и продуктов сгорания делают эту затею непригодной для реализации. К тому же установка сжигающего оборудования в жилых комнатах ещё и небезопасна — выброс чадного газа может привести к трагедии.

Твердотопливный котёл лучше всего устанавливать вне жилых помещений

Подключение котлов отопления с буферной емкостью

При установке теплогенератора в котельной соблюдают несколько правил:

  • расстояние от топочной дверцы до стены должно быть не менее 1м;
  • на расстоянии не выше 50 см от пола и не ниже 40 см от потолка должны быть установлены вентиляционные каналы;
  • в помещении не должны находиться горюче-смазочные и легковоспламеняющиеся вещества и предметы;
  • площадку-основание перед зольником защищают при помощи металлического листа размерами не менее 0.5х0.7 м.
Предлагаем ознакомиться  Принцип работы и достоинства электродных котлов отопления

Кроме того, в месте установки котла предусматривают проём под дымовую трубу, которую выводят наружу. Конфигурацию и размеры дымохода производители указывают в техническом паспорте, поэтому выдумывать ничего не потребуется. Конечно, если возникнет необходимость, то от требований документации можно отклониться, однако в любом случае канал для отвода продуктов горения должен обеспечивать отличную тягу в любую погоду.

Дымоход

Как правильно смонтировать дымоход

Перед установкой котла выбирают схему обвязки, рассчитывают длину и диаметр трубопроводов, количество радиаторов, тип и количество дополнительного оборудования и запорно-регулирующей арматуры.

Несмотря на всё разнообразие конструкторских решений, специалисты рекомендуют выбирать комбинированное отопление, которое сможет обеспечить принудительную и естественную циркуляцию теплоносителя. Поэтому при расчётах необходимо продумать, каким образом будет установлен параллельный участок трубопровода подачи (байпас) с центробежным насосом и предусмотреть необходимые для работы гравитационной системы уклоны.

Схема подключения котла

Подключение котла к отопительной системе с буферной ёмкостью двойного назначения

Схема отопления частного дома твердотопливным котлом на дровах с буферным баком и бойлером ГВС

Расчет буферной емкости

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

  1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
  2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
  3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Подключение котлов отопления с буферной емкостью

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, понадобится буферная емкость с водой.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

  • тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
  • мощность котла отопления;
  • предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия.

Подключение котлов отопления с буферной емкостью

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

m = Q / 1.163 х Δt, где:

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
  • m – масса воды в резервуаре, кг;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
  • 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Предлагаем ознакомиться  Что делать если в батарее воздушная пробка
Схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла (чтобы увеличить, кликните по картинке).
Система отопления открытая, работает под атмосферным давлением, но с принудительной циркуляцией теплоносителя в отопительных контурах.

На схеме:1 — расширительный бак с поплавковым запорным клапаном;2 — обратный клапан;3 — запорный вентиль;4 — ввод сети водопровода;5 — котел твердотопливный;6 — камин с водяной рубашкой;7 — насос;8 — фильтр;9 — дифференциальный клапан (вертикально);10 — буферная емкость;11 — разбор горячей воды в доме;;

Эта схема отличается от первой, тем, что система отопления здесь открытая, работает под атмосферным давлением. Контур подогрева горячей воды находится под давлением сети водопровода.

Для зарядки аккумулятора теплом используются два источника — твердотопливный котел и камин с водяной рубашкой.

Подключение котлов отопления с буферной емкостью

Недостаток схемы в том, что не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при растопке котла. В режиме растопки котла при температуре теплоносителя менее 55 град. на поверхности теплообменника в котле из дымовых газов выпадает конденсат. Конденсат смешивается с продуктами сгорания топлива и постепенно забивает теплообменник, что снижает КПД котла. Кроме того, отложения ускоряют коррозию металла, что сокращает срок службы котла.

Такие баки часто обходятся значительно дешевле, чем готовые буферные емкости, которые продаются на строительном рынке. Отсутствие защиты от коррозии в таких самодельных баках частично компенсируется увеличенной толщиной металла стенки.

Для защиты от электрохимической коррозии бак рекомендуется заземлить, а внутри бака разместить магниевый анод от промышленного водонагревателя. 

Буферную емкость необходимого объема можно получить, соединив трубами два и более баков меньшего размера.

Верхнюю и нижнюю части баков соединяют между собой трубами диаметром не менее чем  полтора дюйма.

Получается батарея баков, соединенных между собой подобно секциям батареи отопления.

К котловому и отопительному контурам батарея из баков подключается по диагональной схеме. Такое соединение обеспечивает одинаковое распределение температуры воды во всех баках буферной емкости.

Подключение котлов отопления с буферной емкостью

Последний бак в батарее (бак № 2 на схеме) может выполнять функции гидравлического разделителя между радиаторной системой отопления и теплыми полами.

В этой схеме также не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при работе котла. В инструкции к котлу производитель рекомендует хозяину самому следить за тем, чтобы температура теплоносителя в обратной трубе во время отопительного сезона не опускалась ниже 60 оС.

Посмотрите видео, в котором автор знакомит с практической реализацией схемы отопления с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла. Обратите внимание, как в схеме  на видео реализован режим защиты котла от низкотемпературной коррозии.

Прочитайте статью

Отопление дома твердотопливным котлом

Какой твердотопливный котел выбрали Вы? Голосуйте!Узнайте, что выбрали другие.

Обустройство котельной

Один из важнейших этапов, к которому следует отнестись максимально серьезно — обустройство котельной (топочной) — помещения, в котором предполагается установить котел. Котельную необходимо оборудовать в соответствии со всеми требованиями пожаробезопасности, в числе которых:

  1. Твердотопливный котел необходимо монтировать в отдельном нежилом помещении, площадь которого должна составлять не менее 7м2. Учитывайте тот факт, что при использовании твердого топлива образуется некоторое количество пыли и дыма. Оптимальные места для размещения твердотопливного котла, если вы не хотите или не имеете возможности обустроить отдельную котельную — гараж или подвал. Наличие окна обязательно.
  2. Обустройство котельной

  3. Для бесперебойного и эффективного функционирования отопительного оборудования необходимо наличие качественно выполненной приточно-вытяжной вентиляции. Это связано в первую очередь с тем, что для нормального горения топлива нужно большое количество кислорода. Специалисты рекомендуют выбирать комбинированный тип вентиляционной системы, предполагающий организацию естественного притока уличного воздуха через вентиляционное отверстие и принудительный его вывод на улицу через специальный выход, оборудованный электрическим вентилятором.
  4. Пол, потолок и стены помещения котельной необходимо отделать огнестойкими материалами. Оптимальный вариант — керамическая плитка. На полу следует сделать бетонную стяжку толщиной не менее 5 см. Эти меры в аварийной ситуации позволят избежать распространения пламени в другие помещения дома и в целом повышают безопасность использования котла на твердом топливе.

Также в целях обеспечения пожаробезопасности вокруг котла необходимо оставить как можно больше свободного пространства и не устанавливать его вплотную к стене.

Схема 1. Базовая схема подключения теплоаккумулятора

Владельцы частных домов, которые обустраивают систему отопления собственноручно, как правило, выбирают наиболее простую схему обвязки. Этот вариант предполагает присоединение котельного оборудования к отопительной системе с двух сторон — к подающему трубопроводу и к обратному — посредством пары труб.

Такая схема обвязки хороша тем, что является абсолютно автономной по отношению к электросети. Даже в случае перебоев с электроэнергией система будет функционировать исправно.

Главный и очень существенный недостаток — регулировка температуры теплоносителя на выходе из отопительного оборудования возможной не представляется, что может привести в итоге к таким неблагоприятным последствиям, как появление ржавчины на поверхности труб и котла.

Данный вариант подключения довольно популярен за счет того, что под силу даже неспециалисту. Вместе с тем существуют более сложные схемы обвязки, предполагающие возможность регулировки температуры теплоносителя, которая не должна опускаться ниже 60 °C, и, вместе с тем, закипание тоже крайне нежелательно. Соблюдение этого условия позволяет исключить следующие неблагоприятные явления:

  • регулярно возникающая большая разница температур в теплообменнике, способствующая сокращению сроков службы оборудования и его безремонтной эксплуатации;
  • образующийся конденсат на внутренней поверхности камеры сгорания.
Предлагаем ознакомиться  Перекрестный выключатель: назначение и устройство схема подключения и монтаж

Последнее особенно важно, поскольку конденсат — ничто иное как слабые растворы кислот низкой концентрации, способные разъесть стенки котла.

  • манометр, осуществляющий контроль давления в системе;
  • предохранительный клапан — сброс излишков теплоносителя и пара;
  • воздухоотводчик, исключающий возникновение воздушных пробок;

Такое оборудование представлено в разделе «Сопутствующие товары» нашего интернет-магазина под названием «Группа безопасности». Его основное назначение — обеспечение безаварийного функционирования отопительной системы. Манометр, воздухоотводчик и клапан монтируются на едином коллекторе, выполненном из нержавеющей стали. Она позволяет снижать давление в системе в автоматическом режиме.

Подключение твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Частично справиться с этим неудобством позволит буферный резервуар — своеобразный теплоаккумулятор, представляющий собой бак с водой, нагрев которого происходит от подающего контура отопительной системы. Список преимуществ его установки составляют:

  • возможность снижения повышенной температуры теплоносителя на пике работы котла;
  • отдача тепла охладившемуся теплоносителю при снижении температуры жидкости в системе.

Остывает такой теплоаккумулятор довольно долго. Выбирая буферный резервуар, исходите из того, что для дома площадью от 150 м2 вам потребуется бак объемом не менее 1 м3.

Схема отопления с твердотопливным котлом и аккумулятором тепла

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Схема подключения аварийного контура

Одна из очевидных и наиболее частых проблем, случающихся в отопительных системах с котлами на твердом топливе — перегрев теплоносителя. Крайне нежелательно допускать преобразование горячей воды в пар и своевременно охлаждать ее до нужных показателей.

Существует три простых и эффективных метода охлаждения теплоносителя:

  1. В топке, помимо основного, монтируется дополнительный теплообменник. Первый будет работать на обогрев теплоносителя, второй — обеспечивать охлаждение жидкости. Входной патрубок стыкуется с водопроводом, а противоположный — с канализацией. Если необходимо срочно охладить теплоноситель, просто отверните вентиль на патрубке, и во второй теплообменник поступит холодная вода.
  2. В процессе обустройства системы один теплообменник монтируется внутри другого, что обеспечивает быстрое снижение температуры рабочей жидкости в случае необходимости.
  3. К патрубкам теплообменника подводится две трубы, первая стыкуется с водопроводом, а вторая — с канализацией. Следом монтируется клапан, обеспечивающий подачу холодной воды в систему. Излишек теплоносителя выводится в канализацию.

Все три метода являются одинаково действенными и позволяют достичь одинакового результата.

Данная схема основана на базовой (предыдущей) и отличается устройством отопительного контура.

Рис. 2 Схема подключения к теплоаккумулятору автономных отопительных контуров и контура ГВС (от Meibes).

Условные обозначения (отличные от рис.1):5. Распределительный коллектор;8-1. Насосно-смесительный узел (НСУ) радиаторного отопления;8-2. НСУ контура теплого пола;8-3. Насосный узел загрузки бойлера косвенного нагрева;9. Датчик температуры воды в бойлере. 

Приведеная схема является типичной не только для систем с твердотопливными котлами и тепловыми аккумуляторами, но и для большинства систем с автономными отопительными контурами и контурами ГВС. Автономность в данном случае определяется тем, что каждый отопительный контур (в приведенном примере – контура радиаторного отопления и теплого пола), а также и горячего водоснабжения, имеют свой циркуляционный насос и автономное регулирование по заданным параметрам.

В приведенной схеме все контуры запитаны от одного распределительного коллектора, который подсоединен к буферной емкости. Отопительные контуры базируются на насосно смесительных узлах (8-1, 8-2), которые создают циркуляцию теплоносителя через отопительные приборы и теплоаккумулятор и обеспечивают требуемую температуру подачи с помощью трехходовых клапанов.

Кроме того, насосно-смесительный узел в радиаторном контуре позволяет организовать погодозависимое регулирование (по уличному температурному датчику 10), так как, очевидно, что эффективного управления котлом на твердом топливе по уличной температуре добиться практически невозможно. На данной схеме приведен пример комплексного регулирования по температурам теплоносителя в линии подачи отопления, температуре воды в бойлере косвенного нагрева, температуре теплоносителя. Практическая целесообразность того или другого способа регулирования зависит от условий эксплуатации конкретного объекта.

Контур горячего водоснабжения в приведенном варианте основан на емкостном водонагревателе косвенного нагрева (бойлере, БКН). Температура в бойлере контролируется датчиком (9). При снижении температуры датчик подает сигнал на контроллер (6), который включает циркуляционный насос насосного узла 8-3. Загрузка водонагревателя может осуществляться как в приоритетном, так и в “параллельном” режиме.

Комбинированные котлы

В последнее время комбинированные котлы, обеспечивающие непрерывное нагревание теплоносителя независимо от внешних обстоятельств, завоевывают все большую популярность. Систему можно дополнить еще одним котлом, газовым или электрическим. Схему подключения электрического котла к твердотопливному проводят параллельным способом.

В ассортименте нашего интернет-магазина представлены модели котлов, которые можно использовать в подобных схемах, например, «Куппер Практик 20». Это оборудование рассчитано на обогрев помещений площадью 130-200 м2 и может работать как на угле, так и на дровах. Благодаря компактным размерам занимает немного места.

Супер отопление
Adblock detector