Обвязка твердотопливного котла

Требования к обвязке

Обвязку твердотопливного котла длительного горения можно выполнить по многим схемам, однако каждая из них должна отвечать таким правилам:

1. Температура воды или любой другой жидкости. которая выходит с головного устройства системы, не должна превышать нормативные значения. То же самое касается давления, под которым подается теплоноситель.
2. Температура входящего в котел длительного горения теплоносителя не должна быть меньшей на 20 °С от аналогичного показателя воды, выходящей из теплообменника. В противном случае в середине корпуса начинает конденсироваться влага .
3. Должны быть автоматические приборы, которые способны управлять мощностью котла длительного горения и обеспечивать стабильную температуру воды.

Проще всего такие требования выдержать в тех схемах, которые предусматривают наличие циркуляц. насосов.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак, поскольку он может располагаться в разных местах в различных отопительных системах.

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и должна всегда сопровождать любой котел на твердом топливе, желательно даже пеллетный. Вы можете где угодно найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Подробнее об этом рассказано на видео:

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

1. Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
2. При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
3. Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
4. По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

1. Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
2. Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар. Насос не может перекачивать газы, поэтому при попадании в него пара циркуляция теплоносителя остановится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки. В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Что понадобится

Сборка подводки системы отопления к ТК подразумевает изготовление элементов по размерам, с индивидуальными углами и отрезками. Это подразумевает выполнение сварочно-слесарных работ:

1. Сварочный аппарат (электроды 3).
2. Болгарка с диском по металлу.
3. Уровень 600 мм.
4. Набор разводных и рожковых ключей.
5. Набор отвёрток.
6. Рулетка, маркер, пистолет для герметика, угольник.

Помимо комплектных элементов, нужно приобрести следующие расходные материалы:

1. Кран шаровый со сгоном ДУ-50 (с внутренней и наружной резьбой) — 2 шт.
2. Группа безопасности (может быть в комплекте):манометр — 1 шт.клапан предохранительный — 1 шт.автоматический воздухоотводчик — 1 шт.кран шаровый ДУ-15 — 2 шт.
3. Муфта стальная 50 мм — 3 шт.
4. Трубы с резьбами и без 50мм.
5. Переход стальной 57–32.
6. Отвод стальной ДУ-50.
7. Тэн (может идти в комплекте).
8. Сантехническая подмотка — фумлента, пакля, лён.
9. Термостойкий герметик.
10. Дымовая труба с шибером.

Вопрос. Зачем нужен электрический тэн в твёрдотопливном котле?

Ответ. При большом расходе горячей воды котёл не сможет быстро доводить её до заданной температуры (55–60 °С). Тэн нужен для быстрого догрева. Таким образом, в одном котле компонуется сразу два прибора — отопительный ТК и бойлер. При такой комбинации расходы электричества снижаются в 2,5–3 раза (по сравнению с обычным бойлером).

Рекомендуем выполнить все пункты требований к подготовке, прежде чем начать монтаж. Помните, что нарушения в системах под давлением с применением открытого огня могут привести к выходу из строя отопления дома, что в морозный период чревато проблемами.

Закрытая система с естественной циркуляцией

В отличие от вышеописанной схемы эта обвязка пеллетного котла предусматривает использование мембранного бака закрытого типа. Его рекомендуется размещать на обратной трубе в наиболее низкой точке. При этом оптимальным является такой бак, в котором помещается более 10% воды, используемой во всей системе.

Состав схемы представлен:

1. Котлом отопления.
2. Группой безопасности.
3. Подающей линией нагретой воды.
4. Радиаторами отопления.
5. Мембранным баком.
6. Обратной линией подачи воды.

Группа безопасности является отдельным устройством, которое должно состоять как минимум из радиаторов и предохранительного клапана. Последний соединяют с канализацией с помощью сливного шланга. Его назначение — сбрасывать избыточное давление. Также в состав этого устройства может входить манометр, который позволяет визуально оценить давление в системе.

Первые два элемента группы безопасности могут быть установлены и по отдельности. Довольно часто эту группу не нужно устанавливать, ведь она уже включена в конструкцию котла. Согласно многим видео правила монтажа основных элементов обвязки являются фактически такими же, как правила установки компонентов вышеописанной схемы.

Особенности использования котла

Как мы уже говорили ранее, каждый котел на определенном виде топлива – индивидуальная конструкция со своими нюансами. Твердотопливный котел нуждается в особом внимании и грамотной обвязке. Почему? Сейчас расскажем.

• Едкие продукты горения угля, дров, пеллетов – процесс горения дров или угля отличается сложностью, по сравнению с процессом горения природного газа. Когда сгорает метан, то образуется вода и углекислый газ с некоторым количеством угарного газа. С дровами все сложнее. Мало того, что это процесс долгий и сложный, так еще и при горении выделяются метан, окись и двуокись углерода, водород, формальдегид, метиловый спирт, бензол, фенол и пр. Только представьте, как весь этот «букет» влияет на материал теплогенератора, разрушая его. Вот почему грамотная выполненная обвязка помогает выйти на оптимальный рабочий режим, сократив влияние этих веществ.
• Склонность к образованию большого количества конденсата – сейчас мы объясним что к чему. Что будет, если твердотопливный котел подключить к системе отопления напрямую . После загрузки топлива котел начнет разогреваться и выходить на рабочий режим. Если котел подключен напрямую, то через нагревающийся котел начнет проходить холодная вода. На внутренней поверхности топки появится большое количество влаги, которая вступит в контакт с ядреным «букетом» продуктов горения и золой. В итоге вся эта смесь намертво прикипит к теплообменнику.

Ржавчина будет активно разрушать стенки топочной камеры. Даже если она выполнена из чугуна, который невосприимчив в коррозии, его поверхность очень шероховатая, а значит налет будет приставать очень крепко и надолго. А это весьма существенно снизит КПД оборудования.

Есть одно исключение из этого правила: котел можно подключить напрямую, если система с естественной циркуляцией. Дело в том, что в таких системах вода будет двигаться по мере своего нагревания, а значит резких перепадов температур не возникнет, конденсат возникать не будет.

Инерционность – еще одно следствие сложного процесса сгорания топлива. Если вскоре после того, как вы загрузили очередную партию дров/угля, вам понадобилось остановить котел, уменьшить температуру нагрева, то вам это удастся нескоро. А именно – после того, как вся партия прогорит. Аналогичное явление будет, если отключили электричество, насос прекратил работу. Вода в трубах и «рубашке» котла сразу остановится, но будет продолжать кипеть длительное время. Это может стать причиной разрыва труб или самого котла. Чтобы такого избежать, нужно устанавливать группу безопасности с клапаном сброса.

Подготовительные работы

  С чего начать? Первое дело, это хорошенько обдумать (конечно, это делается перед началом всех работ, по монтажу системы отопления, на этапе проектирования), где будет смонтирован твердотопливный котёл. Для этого, нужно учесть следующее:

• Удобство обслуживания котла и оборудования. Возможно, лучшим вариантом будет помещение, с отдельным входом, либо пристройка к основному зданию. Помещение котельной должно иметь достаточную площадь, для обслуживания, профилактики и прочих нужд.
• Безопасность. Есть ли в помещении отверстия для притока воздуха? Нет ли рядом с котлом, легко воспламеняемых материалов (хранение топлива к котлу, должно быть в отдельном помещении), предметов или конструкций, которые могут привести к травмам.
• Технические условия. Помещение котельной, должно соответствовать тех-условиям для использования котлов такого типа (материалы стен, пола, сечение дымохода, наличие других условий), для вашей страны.

  Важно не пренебрегать советами, которые даются производителем котла. Большая часть информации в инструкциях, применима к реализации

И, там прописываются габаритные размеры твердотопливного котла, а также минимальные расстояния от стен. Эти параметры необходимо знать ещё на этапе подготовки помещения котельной. Если помещение слишком мало, его надо расширять, достраивать либо использовать другое.

  Обязательным, для твердотопливных котлов, является подготовка основания. Как видно на фото выше, пол подготовлен, выровнен и уложен лист металла. Это служит защитой от падения раскалённых частиц топлива, а также, выравнивает основание под котёл, и упрочняет его. Какой бы ни был «защищённый» котёл (по заверениям производителей), принять меры безопасности – обязательно.

Автоматика

В первую очередь нужно обеспечить беспроблемную работу самого котла. Чтобы контролировать процесс горения топлива (дров, угля или паллет), достаточно взять под контроль подачу свежего воздуха к топке. С твердотопливными котлами это означает использование в обвязке блоков автоматизации на основе контроллера, термостата и нагнетающего вентилятора.

В самом простом варианте автоматизировать работу котла поможет регулятор тяги. Простое конструктивное решение, в котором учувствует энергонезависимый термостат. В зависимости от температуры исходящих газов или теплоносителя в теплообменнике регулятор тяги меняет степень натяжения цепочки соединенной с шибером, изменяя тем самым уровень подачи воздуха в камеру сгорания.

Для полноценного управления и автоматизации не обойтись без включения в обвязку контроллера, способного задавать оптимальный режим работы твердотопливного агрегата. Он опирается на данные о нескольких термодатчиков и управляет вентилятором, подающим воздух в топку. Комплект управления твердотопливным котлом обойдется в среднем в $25-45 и обеспечит:

• Регулировку активности горения топлива в зависимости от температуры теплоносителя.
• Экономию топлива, избегая бессмысленного прогорания и выброса тепла в трубу.
• Повышение безопасности котла за счет установки принудительной тяги и контроля отвода продуктов горения.
• Автоматическое выключение котла при перегреве воды в теплообменнике, не допуская разрыва или других серьезных последствий.

Однако блок автоматики одновременно делает твердотопливный котел энергозависимым, потому для безостановочной и качественной работы придется обзавестись мощным источником бесперебойного питания (ИБП).

Базовые принципы подключения твердотопливного агрегата

Рассматривая, как правильно подключить твердотопливный котел, необходимо обратить внимание на базовые элементы обвязки, обеспечивающие безопасность функционирования теплогенератора. Речь идет о группе безопасности и смесительном узле. Группа безопасности, в состав который входит манометр, а также предохранительный клапан и воздухоотводчик, смонтированные на одном коллекторе, устанавливается непосредственно на выходном патрубке котельного агрегата

Манометр помогает следить за давлением в системе, воздухоотводчик служит для удаления воздушных пробок, а предохранительный клапан сбрасывает излишки пароводяной смеси, когда давление превышает заданные параметры

Группа безопасности, в состав который входит манометр, а также предохранительный клапан и воздухоотводчик, смонтированные на одном коллекторе, устанавливается непосредственно на выходном патрубке котельного агрегата. Манометр помогает следить за давлением в системе, воздухоотводчик служит для удаления воздушных пробок, а предохранительный клапан сбрасывает излишки пароводяной смеси, когда давление превышает заданные параметры.

Смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой устанавливается совместно с байпасом (перемычкой), соединяющим трубу подачи и обратки, за счет чего формируется малый циркуляционный контур.

Работает система, предохраняющая котел от конденсата и температурного шока, по следующей схеме:

1. Пока топливо разгорается, клапан перекрывает поток остывшего теплоносителя из большого контура системы отопления. В результате циркуляционный насос гоняет по малому кругу ограниченный объем теплоносителя.
2. На трубе обратки установлен датчик, соединенный с термоголовкой трехходового клапана. Когда теплоноситель в обратном трубопроводе нагревается до 50-55 градусов, термоголовка срабатывает и нажимает на шток клапана.
3. Клапан плавно приоткрывается и остывший теплоноситель начинает понемногу поступать в рубашку котла, смешиваясь с нагретым из байпаса.
4. Когда все радиаторы прогреваются и температура обратки повышается до безопасных для котла значений, трехходовой клапан перекрывает байпас, полностью открывая проход потоку теплоносителя по обратному трубопроводу.

Базовая схема подключения твердотопливного котла к отопительной системе максимально проста и надежна, монтаж обвязки можно выполнить самостоятельно.

Важно знать, как подключить твердотопливный котел с использованием полимерных труб, чтобы избежать распространенных проблем:

• Полимерные трубы небезопасно использовать для обвязки котла – они могут не выдержать аварийного повышения температуры и давления. Поэтому обвязку рекомендуется выполнить сталью или медью, а полимерные трубы подсоединять уже к коллектору, распределяющему теплоноситель по отопительным контурам. В крайнем случае, металлическую трубу монтируют только между подающим патрубком котла и группой безопасности.
• Использование толстостенной полипропиленовой трубы для обратного трубопровода на участке между трехходовым клапаном и патрубком котла приводит к тому, что накладной температурный датчик реагирует на нагрев теплоносителя с заметным запозданием. Лучше установить металлическую трубу.

Подключение твердотопливной установки с гидрострелой

Насос для системы отопления с принудительной подачей теплоносителя устанавливается на трубу обратки между трехходовым клапаном и котлом. Такое расположение позволяет ему обеспечить циркуляцию воды или антифриза по малому кругу. Ставить циркуляционный насос на трубу подачи нельзя, поскольку устройство не рассчитано на работу с пароводяной смесью, которая образуется при перегреве теплоносителя. Остановка насоса ускорит или спровоцирует взрыв отопительного котла, поскольку в него перестанет поступать остывший теплоноситель.

Как удешевить обвязку

Базовая схема подключения твердотопливного котла предусматривает использование трехходового смесительного клапана, оснащенного термоголовкой и накладным датчиком. Это оборудование достаточно дорого стоит, и его можно заменить более дешевым вариантом – трехходовым клапаном с вмонтированным термостатическим элементом. Такое устройство отличается фиксированной настройкой – клапан срабатывает, когда температур среды достигает 55 или 60 градусов (в зависимости от модели).

Установка клапана, поддерживающего фиксированную температуру, снижает финансовые затраты на монтаж защиты твердотопливного агрегата от конденсата и термических перепадов. Теряется возможность гибко управлять температурой теплоносителя, отклонения от заданного значения могут достигать 1-2 градусов, но это не является критичным.

Подключение твердотопливного котла к гравитационной системе отопления

Гравитационная система отопления характеризуется естественной циркуляцией теплоносителя в системе отопления. При нагревании теплоносителя горячая вода от котла вытесняет более холодную, отдавшую тепло посредством радиаторов отопления. Остывшая вода поступает в котел, цикл повторяется и тем самым поддерживается непрерывная циркуляция.

Рассмотрим самую простую схему обвязки твердотопливного котла в системе с расширительным баком открытого типа (система гравитационного типа):

	1) Твердотопливный котел
2) Подающая магистраль
3) Расширительный бак
4) Отопительный прибор (ОП)
5) Обратная магистраль

Несмотря на минимальное количество компонентов, система содержит все необходимое для безопасной эксплуатации котла. Под безопасностью подразумевается защита от перегрева и повышения давления в системе. Постоянная циркуляция воды позволяет не допустить перегрева котла. При этом нужно помнить о важных правилах организации гравитационной системы отопления: 

• Одним из важных параметров системы выступает величина циркуляционного напора — расстояние от центра отопительного прибора до центра отопительного котла. Чем выше этот показатель, тем эффективнее работа всей системы. Отопительные приборы должны быть расположены хотя бы на 30 — 50 см выше котла.
• Хотя бы один контур в гравитационной системе должен быть неотсекаемым. Это значит, что циркуляция теплоносителя в нем при работающем котле не должна прерываться ни при каких условиях.

Избежать превышения допустимого давления в котле позволяет расширительный бак. Он может быть как открытого типа, так и мембранным:

• Высота расположения расширительного бака открытого типа относительно котла определяет давление в котле, которое обычно ограничивается значением 2–2,5 бара для стальных котлов и 4 бара — для чугунных секционных. Такой бак являясь местом попадания в теплоноситель кислорода из воздуха не несет почти никакой угрозы долговечности чугунного котла, но грозит сокращением срока службы стального котла из-за коррозии.
• Мембранный расширительный бак превращает систему отопления в закрытый объем и компенсирует объемные изменения теплоносителя, происходящих при его нагреве и охлаждении.

Схема обвязки твердотопливного котла в гравитационной системе отопления с мембранным расширительным баком:

	1) Предохранительный клапан — обязательный элемент в закрытой системе. В дополнение к нему нужен еще и манометр для визуального контроля давления в котле.
2) Расширительный бак
3) Колпачковый вентиль для контроля, технического обслуживания и замены мембранных расширительных баков
4) Автоматический воздухоотводчик для спуска воздуха
5) Термостатический смеситель для обеспечения наиболее комфортной температуры воды на выходе
6) Водонагреватель

Расположив в одной из ветвей гравитационной системы отопления бак-водонагреватель (установка не менее чем на 30 см выше котла) можно получить горячую воду для бытовых нужд. При этом процесс нагрева воды будет саморегулирующийся. Как только жидкость нагреется, исчезнет разница температур в прямой и обратной линиях, и на выходе из котла циркуляция через контур прекратится. После использования горячей воды температура в баке понизится, что приведет к возобновлению циркуляции теплоносителя. Необходимым элементом такой схемы приготовления горячей воды является термостатический смеситель.

Изготовители твердотопливных котлов регламентируют не только максимальные давление, температуру, но и минимальную температуру котловой воды (50-65°С) или минимальную температуру воды в обратной линии (45-50°С). Чтобы обеспечить соблюдение этого требования в гравитационной системе, необходимо минимизировать перепад температур. Достигается это за счет увеличения скорости протока для меньшего остывания воды в системе отопления. На скорость потока влияет гидравлическое сопротивление системы — чем оно меньше, тем лучше. Уменьшить сопротивление потоку можно за счет применения труб большего диаметра, отопительных приборов с большим сечением каналов.

Закрытая система с естественной циркуляцией

В отличие от вышеописанной схемы эта обвязка пеллетного котла предусматривает использование мембранного бака закрытого типа. Его рекомендуется размещать на обратной трубе в наиболее низкой точке. При этом оптимальным является такой бак, в котором помещается более 10% воды, используемой во всей системе.

Состав схемы представлен:

1. Котлом отопления.
2. Группой безопасности.
3. Подающей линией нагретой воды.
4. Радиаторами отопления.
5. Мембранным баком.
6. Обратной линией подачи воды.

Группа безопасности является отдельным устройством, которое должно состоять как минимум из радиаторов и предохранительного клапана. Последний соединяют с канализацией с помощью сливного шланга. Его назначение — сбрасывать избыточное давление. Также в состав этого устройства может входить манометр, который позволяет визуально оценить давление в системе.

Первые два элемента группы безопасности могут быть установлены и по отдельности. Довольно часто эту группу не нужно устанавливать, ведь она уже включена в конструкцию котла. Согласно многим видео правила монтажа основных элементов обвязки являются фактически такими же, как правила установки компонентов вышеописанной схемы.