Как делается обвязка твердотопливного котла

Особенности твердотопливного котла

Чтобы понять смысл описанных ниже схем обвязки, читателю нужно знать о твердотопливных (ТТ) котлах следующее:

1. Такие агрегаты обладают высокой тепловой инерционностью. Речь идет о том, что пользователь не имеет возможности экстренно снизить производительность ТТ-котла в случае опасности перегрева теплоносителя. Даже если наглухо перекрыть заслонку, через которую воздух поступает в топку, пламя еще какое-то время будет гореть и температура теплоносителя успеет подняться на 2 -4 градуса. Таким образом, в случае с ТТ-котлом имеет место высокая вероятность закипания рабочей среды, что обязательно нужно учитывать при проектировании обвязки.
2. В продуктах горения твердых видов топлива, в отличие от природного газа, содержатся не только вода и углекислота, но и большое количество оксидов разнообразных химических элементов, в том числе и серы. Все эти оксиды при контакте с водой образуют кислотный коктейль, являющийся чрезвычайно агрессивным по отношению к любым материалам. Поэтому в случае с ТТ-котлом особенно важно предотвратить образование конденсата на теплообменнике.

Все, сказанное в п. 1, не относится к особой разновидности ТТ-теплогенераторов — пеллетным котлам, которые потребляют твердое топливо в виде небольших гранул (называются пеллетами). В отличие от дров, такое топливо не загружается в топку сразу, а подается постоянно и понемногу при помощи шнекового питателя. Таким образом, пеллетный котел обладает почти такой же малой тепловой инерционностью, как газовый.

Наиболее эффективным ТТ-котел становится только тогда, когда работает с максимальной производительностью.

• снижается КПД котла (возрастает расход топлива);
• образуется большое количество сажи;
• увеличивается доля угарного газа в продуктах горения, что очень плохо с точки зрения экологии.

Чтобы иметь возможность эксплуатировать ТТ-котел только на максимальной мощности, в его обвязку нужно включить теплоаккумулятор, о чем будет рассказано ниже.

Устройство и принцип работы

Водяной тёплый пол, это система обогрева помещения, в которой теплоноситель циркулирует по контуру, находящемуся под напольным покрытием. Обратите внимание, что не всегда трубы находятся в стяжке. Есть «настильные системы», в которых контур не заливается бетоном.

При детальном рассмотрении, пирог водяного тёплого пола состоит из следующих элементов:

1. Подготовленное основание;
2. Стяжка (5 см);
3. Теплоизолятор (5 см);
4. Трубы (2 см);
5. Стяжка (4 см);
6. Напольное покрытие (2 см).

В зависимости от применяемых труб, может быть несколько слоёв гидроизоляции. Основание, это черновой пол в подвальном помещении или на первом этаже частного дома. Первый слой стяжки, требуется именно при отсутствии ровной поверхности.

Теплоизолятор толщиной 5 см – стандартное решение. Но если имеется возможность, то лучше увеличить толщину до 10 см. Это на 10-15% повышает эффективность всей системы. Особенно если водяной тёплый пол устраивается на первом этаже. Лучшим материалом для этого слоя является экструдированный пенополистирол.

Трубы в подавляющем большинстве водяных тёплых полов используются диаметром 16 мм.

Второй слой стяжки закрывает всю систему и служит гигантским аккумулятором тепла.

Толщина пирога водяного тёплого пола, варьируется от 18 до 23 см. А масса 1 м2 этой системы достигает четверти тонны! Такие жёсткие условия, существенно ограничивают распространение водяных тёплых полов.

Контур подключают к насосу и котлу, через систему регулировки и контроля.

Как обслуживать котел?

Правильное подключение твердотопливных котлов, конечно, необходимо, однако чтобы оборудование исправно и долго служило, оно нуждается в правильном уходе. Очень часто в топке находятся остатки продуктов сгорания, например, зола, сажа. Все это значительно снижает мощность. Поэтому регулярно (хотя бы раз в неделю) необходимо чистить эти отложения со стенок топки. Еще в очистке нуждается и колосниковая решетка. Чтобы удалить нежелательную золу, нужно всего-то пошевелить угли с помощью специального рычага. Кстати, это простое приспособление позволит осуществить и аварийный сброс углей при необходимости.

Еще для правильного функционирования нужно следить за тягой в дымоходе и циркуляцией жидкости по системе. С этой целью раз в год чистят дымоход. Очень важно хорошо утеплить все его участки, находящиеся в неотапливаемых помещениях. В противном случае в них образуется конденсат, который не даст продуктам сгорания свободно выходить наружу. А чтобы улучшить циркуляцию жидкости в системе, следует установить насос. Ставится он непосредственно перед входом в котел, когда вода возвращается в него. Подобное не только самым лучшим образом отразится на тепловых характеристиках, но и позволит немного сэкономить. Жидкость будет быстрее двигаться и возвращаться в котел горячей, а, значит, на ее следующий подогрев будет потрачено меньше энергии.

Какая схема считается лучшей?

Один из спорных вопросов. Но если учесть особенности эксплуатации оборудования, разобраться несложно.

• Включение последовательное. Для небольших частных строений – вариант нежелательный.

Во-первых, речь идет об отопительном оборудовании разных типов. Нет смысла приобретать 2 прибора одинаковой мощности (твердотопливную и электрическую модели), так как основная функция эл/прибора – обеспечить резервирование на случай нештатной ситуации.

Во-вторых, разница в величинах данной характеристики приведет к неравномерному распределению нагрузки и повышенной выработке ресурса основного котла, если они станут работать совместно. Гораздо рациональнее изначально приобрести твердотопливный агрегат требуемой мощности.

• Включение параллельное. Оптимальное решение, так как подобная схема подходит и для поочередной работе отопительных агрегатов, и для совместной. Хотя последнее не так актуально применительно к частному дому при использовании приборов разных групп. Ведь приобретение эл/котла имеет ограничение, связанное с лимитом суммарной потребляемой мощности конкретным строением. Именно поэтому большинство собственников и рассматривает вариант «электрического» обогрева как запасной, резервный.

Тем, кто хочет иметь общее представление о характеристиках отопительных приборов и ценах на разные модели, стоит ознакомиться с информацией, которая находится на страницах:

• по котлам твердотопливным;
• электрическим.

Алгоритм функционирования системы достаточно простой. Если схема грамотно автоматизирована, то при снижении температуры в контуре ниже критической (значение определяется пользователем) в работу включается второй котел. Такое решение позволяет нивелировать все минусы отопления, связанные с прогоранием дров и в ряде иных форс-мажорных ситуаций.

Двухтопливные отопительные котлы

Стремясь получить высокие показатели отопительной системы, избежать перебоев с напряжением в электросети и в работе агрегата, многие обращаются к установке двухтопливных котлов. Несмотря на большие размеры и солидный вес, комбинированные котлы исправно работают за счет использования разных видов топлива и минимальных затрат на обслуживание.

Схема, при которой применяются газ и дрова для нагрева теплоносителя, считается наиболее популярной и удобной, так как работает при открытой отопительной системе. Если вы стремитесь установить закрытую систему, то в бак универсального котла рекомендуется поставить дополнительный контур для системы обогрева.

Производителями отопительных котлов выпускается несколько видов двухтопливных комбинированных котлов:

• газ с жидким топливом,
• газ с твердым топливом,
• твердое топливо с электричеством.

Твердотопливный котел и электричество

Одним из финансово обоснованных по цене и функционально удобных комбинированных котлов считается твердотопливный котел с электрическим нагревателем, позволяющим контролировать и регулировать температурный режим в доме. Благодаря использованию ТЭНов такие котлы имеют ряд достоинств и положительных характеристик. Рассмотрим подробнее принцип работы системы отопления комбинированного котла.

Комбинированный котел работает только на одном из видов твердого топлива. Вода, находящаяся в контуре, начинает нагреваться при горении загруженного сырья. Как только топливо прогорело, срабатывает термостат и отключаются электронагреватели, вода начинает остывать. В результате снижения температуры автоматически включается ТЭН для нагрева воды. Процесс нагрева и остывания цикличен, поэтому в доме постоянно поддерживается комфортная температура.

Для оптимизации работы контуров производители предлагают использовать в отопительных системах аккумуляторы тепла. Внешне они представляют из себя емкость объемом от 1,5 до 2 метров кубических. Принцип работы: через аккумуляторную емкость проходят трубы контура и нагревают имеющуюся воду. После окончания работы котла горячая вода медленно отдает тепловую энергию системе отопления. Благодаря аккумуляторам стабильно продолжительное время поддерживается температурный режим.

Подводя итоги, можно отметить, что для снижения расходов на обогрев частного дома, обеспечения бесперебойной и стабильной работы отопительной системы, установка двухтопливного котла — оптимальный и проверенный вариант.

Обвязка газовых котлов

Современные газовые котлы имеют хорошую автоматику, которая контролирует все параметры работы оборудования: давление газа, наличие пламени на горелке, уровень давления и температуру теплоносителя в системе отопления. Есть даже автоматика, которая может подстраивать работу под погодные данные. Кроме того настенные газовые котлы в большинстве случаев содержат и такие необходимые устройства как:

• группу безопасности (манометр, клапан для стравливания воздуха, аварийный клапан);
• расширительный бачок;
• циркуляционный насос.

  В настенных газовых котлах расширительный мембранный бак и группа безопасности уже установлены

Параметры всех этих устройств указаны в технических данных газовых котов. При выборе модели надо на них обращать внимание и выбирать модель не только по мощности, но и по объему расширительного бака и максимальному объему теплоносителя.

Схема обвязки настенного газового котла

В самом простом случае обвязка котла содержит только отсечные краны на входе в котел — чтобы при необходимости можно было провести ремонтные работы. Еще на обратном трубопроводе, идущем из системы отопления, ставят фильтр-грязевик — для удаления возможных загрязнений. Вот и вся обвязка.

Пример обвязки настенного газового котла (двухконтурного)

В случае подключения одноконтурного настенного газового котла все еще проще — подводят только газ (подключают газовщики), подачу горячей воды к радиаторам или водяному теплому полу и обратку от них.

Схемы обвязки напольных газовых котлов

Напольные модели газовых отопительных котлов тоже снабжены автоматикой, но не имеют ни группы безопасности, ни расширительного бака, ни циркуляционного насоса. Все эти устройства приходится устанавливать дополнительно. Схема обвязки из-за этого выглядит немного сложнее.

Схемы обвязки напольного газового котла

На двух схемах классической обвязки котла установлена дополнительная перемычка. Это так называемая «антиконденсационная»  петля. Нужна она в больших системах, если температура воды в обратном трубопроводе слишком низкая, она может вызвать образование конденсата. Чтобы устранить это явление и устраивают эту перемычку. С ее помощью к обратному трубопроводу подмешивается горячая вода с подачи, подымая температуру выше точки росы (обычно 40°C). Есть два основных способа реализации:

В схеме с циркуляционником на перемычке (конденсационный насос) ее делают трубой на шаг меньшего диаметра чем магистрали. Датчик прикрепляют к трубе обратки. При понижении температуры ниже заданной, включается цепь питания насоса, добавляется горячая вода. Когда температура станет выше пороговой, насос отключается. Второй насос — собственно системы отопления он работает все время, пока работает котел.

Монтаж теплого пола на бетонное основание

После расчета теплого пола и составления схемы укладки приобретаем материалы, оборудование, инструмент и приступаем к монтажу системы.

Сборка теплых полов выполняется на бетон, уложенные на бетонное основание полистирольные плиты и деревянный каркас, смонтированный на бетонном основании.

Монтаж выполняется по проектным схемам, где определен источник тепла с распределительным коллектором, отапливаемые комнаты и количество контуров отопления в этих комнатах.

Распределительный коллектор теплого пола

Коллектор распределяет потоки воды по контурам

Коллектор, распределяющий горячий водяной поток по схемам теплых водяных полов, устанавливается в технической комнате либо в распределительном шкафу, в которые подается горячая вода из источника тепла.

Коллектор выполняется в виде двух цилиндров из нержавеющей стали, заваренных с двух сторон. Один из цилиндров через приваренные патрубки принимает от источника тепла и распределяет горячую воду по обогревательным контурам, другой цилиндр собирает охлажденную воду из контуров и возвращает источнику тепла.

Процесс циркуляции воды по контурам отопления осуществляется с помощью циркуляционного насоса, клапанов, вентилей и термостата коллекторной группы.

Кроме распределительных функций коллектор теплового пола через термостатический клапан регулирует температуру воды, подающуюся в контуры обогрева, а при помощи электропривода и клапанов коллекторной группы регулирует напор потоков горячей воды в отопительных контурах.

Если источником тепла является центральное отопление, то циркуляционный насос в коллекторной группе не требуется.

Схема подключения водяного теплого пола

Бетонный пол

Желательно укладывать теплые полы на ровную поверхность

Перед сборкой теплого пола выравниваем бетонное основание с помощью наливного пола. Если поверхность бетонного основания имеет дефекты, которые нельзя устранить наливным полом, выполняем бетонную стяжку. По высохшей стяжке приступаем к сборке теплых полов по схеме проекта.

В большой комнате швы выполняются между контурами, проходят через трубы только в местах перехода от гребенки к контуру. В местах деформационного шва на трубы надевается защитная гофра, а арматурная сетка разрезается. Усадочный шов выполняется шириной 10 мм, шов закрывается силиконовым герметиком.

Запуск в эксплуатацию теплого водяного пола осуществляется после полного отверждения бетонной стяжки. Сушить стяжку теплым полом категорически запрещается.

Полистирольные маты для теплого пола

Полистирольные плиты становятся все более популярны

Схема укладки теплого водяного пола на основание из полистирольных плит менее сложна и выполняется без бетонной стяжки. Порядок действий повторяет монтаж водяного пола на бетоне.

На бетонное основание укладывается гидроизоляция в виде полиэтиленовой пленки или фольгированной подложки. На пленку укладываются плиты, создавая настил, в который монтируются алюминиевые пластины с пазом для монтажа водяного теплого пола.

В ячеистой структуре удобно укладывать водяной контур

Алюминиевые пластины укладываются по проектной схеме, выкладывая контур теплого пола. Уложенные в пазы алюминиевых пластин трубы подсоединяются к распределительному коллектору и фиксируются к пластинам стягивающими хомутами.

Пластины на полистирольном настиле покрывают 80% общей площади и, прогреваясь от системы теплоносителя, способны дополнительно равномерно нагревать напольное покрытие.

В отличие от плит полистирола для монтажа водяного пола используют пенополистирольные специальные маты, на которых отлита ячеистая структура. Ячейки позволяют укладывать трубы без дополнительных пластин по различным схемам с учетом проектного шага между трубами. После монтажа теплого пола маты с водяным полом заливаются цементной стяжкой или закрываются гипсоволокнистыми листами.

Монтаж водяного теплого пола на пенополистирольные маты позволяет уменьшить затраты по сравнению с монтажом системы на бетоне и сохранить тепло в напольном покрытии.

Деревянные плиты для теплого пола

Под деревянное основание можно не укладывать утеплитель

Монтаж по схеме водяного пола выполняют и на деревянное основание в виде модульного изделия из ДСП с алюминиевыми пластинами. В пластинах выдавлены пазы под трубы. Порядок сборки пола повторяет укладку с применением полистирольных плит, но с учетом низкой теплопроводности ДСП, под них утеплитель не укладывается.

Пазы для укладки труб водяного пола выполняют на деревянном основании в виде каркаса из реек, в который вмонтированы алюминиевые пластины.

Трубы укладывают в пазы алюминиевых пластин, находящихся между рейками. Затем настил с трубами накрывают настилом из листов ГВЛ, на которых собирают напольное покрытие.

Такие полы устраиваю в деревянных домах с балочным перекрытием.

Особенности

Процесс горения твердого топлива можно регулировать подачей количества воздуха. Достаточно прикрыть заслонку на вытяжке или дверцу поддувала, как интенсивность окисления и выделения тепла уменьшиться. Но быстро «выключить» его нельзя. В электрическом и газовом оборудовании нагрев прекращается за несколько секунд. Дрова и уголь погасить моментально невозможно, даже залив водой. Это создает проблемы при эксплуатации оборудования. Сложно регулировать температуру подачи воды в систему труб, расположенных в полу.

При отключении электричества, а вместе с ним и насоса, вода прекращает циркулировать, начинает закипать. Пар может разорвать трубы отопления, накопительный бак и сам котел. Чтобы избежать такой ситуации, следует устанавливать переключатели и аккумулировать или усиленно расходовать лишнее тепло.

Группа безопасности

Функции приборов контроля и безопасности:

• защита трубопровода от разгерметизации вследствие резкого повышения давления;
• защита от перегрева самого котла;
• регулировка температурного режима;
• предотвращение образования конденсата. Обычно это случается из-за слишком большой температурной вилки между подачей и обраткой. Оптимальная дельта температур – 20 градусов.

В эту группу приборов входят:

• предохранительный клапан для сброса избыточного давления/излишков теплоносителя;
• контрольный манометр;
• воздухоотводчик;
• аварийный теплообменник;
• регулировочная арматура, в т.ч. термостатические клапаны.

Группа безопасности

Принцип работы

Если в старых моделях твердотопливных агрегатов для регулирования подачи воздуха нужно было открывать или закрывать дверцу зольника вручную, а температуру отслеживать наглядно по термометру , то уже в новых котлах устанавливается автоматический регулятор тяги. Этот прибор является энергозависимым, в его функции входит и распахивание, и закрытие заслонки зольника в зависимости от температуры воды в емкости.

Учитывая неточность настройки и зависимость работы агрегата от естественной тяги в дымоходе, вместо неэффективного терморегулятора, был установлен вентилятор для подачи нужного объема воздуха в камеру сгорания. А уже работу вентилятора обеспечивает контроллер, принимающий информацию о состоянии теплоносителя с датчика.

Контроллер состоит из экрана и пульта управления, предназначен для выставления необходимой температуры теплоносителя. Модели, не имеющие такого комплекта, могут быть оснащены ею, установка вентилятора производится на монтажной пластине, но предварительно нужно отсоединить дверцу зольника.

Настройка температуры теплоносителя осуществляется независимо от внешних условий.

Для их подключения подходят как проводной, так и беспроводной способ. Благодаря полученной информации от датчиков, поддерживается выбранный температурный режим в доме. Это наиболее рациональный прием.

Предохранительный клапан

В современных автоматических моделях, есть и система розжига, и контроль пламени, и непрерывная подача топлива. Для розжига предусмотрен электрический элемент накаливания, включающийся после подачи пеллет шнековый контейнер в горелку.

Устойчивое пламя, зафиксированное фотодатчиком в виде импульса переданного на контроллер, является сигналом для отключения электророзжига. В процессе работы, в шнек подаются гранулы из бункера, объем которого способен обеспечить теплом помещение в течение нескольких дней, без участия человека.

Твердотопливные агрегаты с автоматической системой управления, помимо вышеперечисленных приборов, оснащаются еще и приборами безопасности, в частности, предохранительным клапаном.

Он необходим для сброса воды из котлового бака в случае ее перегрева, для стабилизации давления, а также обеспечивает надежную защиту обшивки от разрушения. Котел может комплектоваться датчиком перегрева, сигнализирующего о превышении температурного режима на начальном этапе.

Итак, котлы могут оснащаться:

1. Датчиком контроля тяги.
2. Датчиками уровня воды в рубашке.
3. Вентилятором – дымососом.
4. Регистраторами давления.
5. Циркуляционным насосом.
6. Датчиком расхода топлива и воды для ГВС.
7. Датчиками уровня пеллет, либо угля в емкости.

Все эти приборы взаимосвязаны с контроллером, производящим управление и сигнализирующего об экстренных ситуациях. Самые навороченные устройства имеют функцию удаленного управления, где посредством интернета и мобильных приложений можно управлять автоматикой.

Монтаж

1. Установка электрокотла. Операция несложная, требуется повести проводку и подключить нагреватель котла к источнику питания.
2. Укладка контуров теплого пола, подключение смесительного узла, опрессовка (отдельно контуров). Заливка стяжки пока не производится.

Подключение электрокотла:

1. Присоединяются трубопроводы прямого и обратного потоков к котлу и к смесительному узлу. Если имеется отдельный расширительный бак, то он подключается согласно требованиям конструкции (на обратном потоке).
2. Проверка надежности соединений, пробный запуск устройства. При наличии рабочего давления в системе заливается стяжка.

Внимание! Заливка стяжки возможна только при полном подключении всех контуров, проверки работоспособности системы, опрессовки и производится при наличии рабочего давления в трубах.

Обвязка твердотопливного котла и буферной емкости

Наиболее простой будет схема обвязки, содержащая буферную емкость с предустановленным змеевиком ГВС. Преимуществом такого варианта будет значительная экономия места в бойлерной за счет отсутствия отдельного бойлера. Еще один дополнительный плюс — скромная экономия на вложениях из-за отсутствия необходимости покупать и устанавливать еще один узел. В таком варианте упрощается процесс обслуживания системы, так как не будет проблем борьбы с бактериями.

Летом теплоаккумулятор со змеевиком ГВС становится полноценным бойлером косвенного нагрева. Насос в схему подключается стандартной дюймовой трубой, на электрический котел хорошо подходит труба 3/4 или дюйм. Если запланирована установка буферной емкость объемом не менее 1000 л, то получается более экономно и целесообразно обратку от электрического котла немного поднять и подключить основной контур не снизу, а выше, в средние выводы теплоаккумулятора. При такой схеме котел не будет постоянно нагревать весь объем, что снизит скорость его амортизации. Этот параметр зависит от техзадания.

Если требуется обвязать не твердотопливный, а газовый котел, то используется такая же схема контура, как и для электрического. Необходимо отметить, что в рассматриваемой нами схеме стандартный электрический котел уже содержит в себе все необходимое:

• насос;
• датчик давления;
• предохранительный клапан.

При выборе модели, в которой эти части отсутствуют, котел придется соответствующим образом обвязать.