Обвязка твердотопливного и газового котла

Что подразумевается под обвязкой котла?

Все конструктивные части, располагающиеся между основными приборами отопительной системы и котлом, являются обвязкой. Многими она игнорируется, но это неправильно, так как только при правильной её организации можно решить основные задачи качественно обогрева жилья:

• правильная обвязка не допустит превышения максимально допустимых значений давления в системе отопления;
• из системы будет автоматически удаляться воздух, который сопутствует образованию пробок;
• на трубах и радиаторах не будет появляться окалина, шлак и прочий мусор, циркулирующий, совместно с теплоносителями;
• будет происходить компенсация избыточного теплового расширения;
• появляется возможность подключения нескольких контуров;
• можно выполнять подключения бойлеров для накапливания горячей воды с целью экономии тепловой энергии.

Обвязка котла отопления предназначена для обеспечения производительности, надёжности и безопасности отопительной системы в комплексе. Особого внимания заслуживают твердотопливные котлы без предустановленной системы автоматики. Только правильно проложенные трубы в такой отопительной системе способны обеспечить максимальную эффективность наравне с современным газовым устройством.

Обвязка с принудительной циркуляцией

Она имеет почти такое строение, как закрытая система с естественным движением теплоносителя. В этом случае появляется дополнительный элемент в виде циркуляционного насоса. В большинстве случаев его монтируют на обратную линию подачи после мембранного бачка и перед входным штуцером теплообменника.

Этот циркуляционный насос всегда работает вместе с датчиком температуры. Его также монтируют на трубу обратной линии.

Благодаря такому насосу можно более гибко управлять работой системы. Появляется возможность устанавливать на каждый радиатор запорную и регулирующую арматуру. Теперь вода способна под давлением, созданным циркуляционным насосом, легко пройти более узкие участки трубопровода из полипропилена.

Использование такого насоса делает систему зависимой от электроснабжения.

Назначение обвязок отопительного оборудования

Общая схема обвязки отопления Для чего нужна схема обвязки котла отопления, радиаторов и труб? Ее первейшей задачей является обеспечение корректной работы конкретного элемента теплоснабжения. Так как параметры системы не стабильны – необходима их своевременная регулировка на конкретном участке.

Правильная обвязка котла отопления своими руками начинается с выбора ее компонентов и адаптации их по параметрам теплоснабжения. Они могут устанавливаться как в непосредственно близости от объекта обвязки, так и удаленно

Важно, чтобы их работа не влияла на текущие качества этого элемента отопительной системы

Независимо от того планируется обвязка насоса отопления, радиатора или котла – необходимо выполнить ряд условий:

• Определение оптимальной схемы и ее компонентов. Это зависит от назначения отопительного прибора и его требуемого функционала после запуска отопительной системы;
• Степень влияния на радиатор или котел компонентов обвязки, возможность автоматической или ручной регулировки их работы;
• Обеспечение оптимальной работы всей системы отопления – ограничение потока теплоносителя на конкретном участке магистрали, смешивание его с охлажденной водой для уменьшения текущих затрат на энергоноситель;
• Безопасность работы. Именно для этого предназначена обвязка двухконтурного котла отопления.

Кроме этого, нужно учитывать материал изготовления, возможность создания надежных узлов крепления и совместимость компонентов обвязки между собой. В итоге разработанная схема должна обеспечить нормальную работу всей системы теплоснабжения.

Установка с электрическим или газовым агрегатом

В одну систему отопления можно установить два теплогенератора, основной из которых является твердотопливным агрегатом, а дополнительный – котлом, работающим на газе или электричестве. Такой вариант удобен тем, что на ночь можно включать котел, функционирующий в автоматическом режиме. Газ в баллонах неудобно использовать в качестве основного энергоносителя из-за необходимости заботиться о регулярных поставках топлива. Электричество – самый дорогой энергоноситель и выгоднее всего эксплуатировать такой котельный агрегат только по ночам, если в регионе действует система дешевых ночных тарифов.

Как подключить твердотопливный и газовый котлы в одну систему для отопления большого дома? Самый простой вариант – подсоединение двух теплогенераторов параллельно через теплоаккумулятор, который будет дополнительно выполнять функцию гидравлического разделителя.

Газовый котел функционирует в режиме ожидания, пока вода буферной емкости нагревается твердотопливным агрегатом. После прогорания топлива теплоноситель начинает остывать, и как только термодатчик передает соответствующий сигнал контроллеру газового агрегата, тот автоматически включается. При новом запуске твердотопливного теплогенератора происходит обратный процесс – нагрев теплоносителя выше определенной температуры приводит к отключению газовой горелки.

Систему с электрическим котлом в домах большой площади монтируют по аналогичному принципу. Но для небольших частных домов актуален более простой и дешевый вариант подключения ТТ и электрокотла(см. схему).

Схема подключения твердотопливного котла и электрокотла

Котельные агрегаты подсоединяются параллельно с установкой обратных клапанов на каждом выходе. Электрический котел снабжен встроенным циркуляционным насосом, который невозможно отключить, поэтому для твердотопливного теплогенератора необходимо подобрать более мощный насос, чтобы ТТ котел имел преимущество перед электрическим при совместном функционировании.

• термостатом, который отключает циркуляционный насос ТТ котла при остывании теплоносителя;
• комнатным датчиком температуры, который включает электрический котел, когда температура в помещении падает после прогорания топлива в ТТ агрегате.

Метод первичных и вторичных колец

Как подключить два котла в одну систему, используя минимальное количество электроники? Применение метода первичных и вторичных колец циркуляции позволяет выполнить совместную обвязку ТТ агрегата и электрокотла. Гидравлическое разделение потоков осуществляется без установки гидрострелки.

Вариант подлючения двух видов котлов к одной системе отопления

Оба котла, бойлер ГВС, а также все отопительные контуры, подключаются и подающим и обратным трубопроводом к единому циркуляционному кольцу – они является первичным. Минимальный перепад давлений обеспечивается за счет небольшого расстояния между каждой парой подключения (не более 300 мм). Напор насоса, установленного на главном контуре, обеспечивает движение теплоносителя по первичному кольцу, при этом на интенсивность потока не влияют насосы вторичных контуров (к которым подсоединены потребители тепла).

Чтобы система исправно функционировала, требуется выполнить сложные гидравлические расчеты и подобрать оптимальный диаметр трубопроводов для всех контуров

Также важно рассчитать производительность насосов. Реальная производительность насосного агрегата на главном контуре должен превышать расход теплоносителя на самом «объемном» вторичном контуре. Оба котла оснащаются отключающими термостатами, чтобы они могли работать, замещая друг друга

Оба котла оснащаются отключающими термостатами, чтобы они могли работать, замещая друг друга.

Организация открытой системы с теплоаккумулятором

1. Установка своими руками на два штуцера дровяного котла отсекающих кранов.
2. Подключение расширительного бачка. Его нужно размещать так, чтобы он был выше всех элементов обвязки. Давление, под которым твердотопливный котел подаёт воду, часто превышает давление, под которым подается теплоноситель с газового котла, подключенного к баллону. Чтобы выровнять эти величины, нужно правильно настроить открытый расширительный бачок.
3. Монтаж кранов на патрубки теплоаккумулятора.
4. Соединение теплоаккумулятора и котла двумя трубами.
5. Подключение двух трубок к трубам, размещенным между теплоаккумулятором и котлом. Их врезают возле кранов, которые находятся возле штуцеров аккумулятора, или на небольшом расстоянии от запорной арматуры. На эти трубки монтируют отсекающие краны. Благодаря этим трубам можно будет использовать котел на твердом топливе в обход теплоаккумулятора.
6. Врезка перемычки. Ею соединяют подающую и обратную трубы, находящиеся между дровяным котлом для дома и аккумулятором тепла. К подающей линии эту перемычку крепят путем сварки или использования фитингов, а к обратной — с помощью трехходового клапана. Образуется малый круг, по которому теплоноситель будет циркулировать до тех пор, пока не нагреется до 60 °С. После вода будет перемещаться по большому кругу через теплоаккумулятор.
7. Подключение фильтра и насоса. Их монтируют на обратной линии в месте между трехходовым клапаном и патрубком теплообменника котла. Для этого к линии параллельно подключают П-образную трубку, посередине которой находится насос с фильтром. Перед этими элементами и после них должны быть краны. Такое решение позволяет сделать байпас, по которому будет двигаться теплоноситель в случае отсутствия электроэнергии.

Подключение второго котла к твердотопливному

Одна из особенностей твердотопливных котлов — цикличность работы. В холодный котел загружается топливо, зажигается. Пока оно горит, идет очень активное выделение тепла. После прогорания закладки ждут остывания котла, его чистят, снова загружают топливо и цикл повторяется. Так работают котлы на дровах и угле. В некоторых из них есть возможность «догружать» топливо в процессе горения. Но сам цикл от этого не меняется — наступает период, когда необходимо дождаться остывания котла — для чистки и удаления шлака, золы и т.д.

Исключение из этого правила — котлы на пеллетах. Они также относятся к твердотопливным, но работать могут месяцами непрерывно. Главное — высокое качество гранул с низкой зольностью, их достаточное количество и налаженная подача. Чистить такие котлы необходимо не чаще одного раза в месяц, так что «технологические» остановки очень редки.

Последовательная схема включения двух котлов: ТТ и электро

Цикличность работы котлов на дровах и угле доставляет довольно много неудобств, одно из которых — остывание дома после затухания котла. В холодный период это действительно проблема. Решается она установкой комбинированного или второго котла, на другом виде топлива.

Комбинированные — это котлы, которые могут работать на нескольких видах топлива. Чаще всего к ТТ добавляют электрические нагреватели. Они включаются автоматически после того, как погаснет топливо. Работает электрическая часть обычно непродолжительное время, в период действия «ночных» тарифов, так что затраты возрастают не слишком, а комфортность повышается заметно. Минус такого решения — высокая стоимость таких агрегатов. Дешевле купить и установить два котла — твердотопливный и электрический, — чем приобрести один смешанный.

Параллельно или последовательно?

Если котлов два, то к системе их можно подключить один за другим — последовательно или параллельно. Оба варианта имеют достоинства и недостатки.

При последовательном подключении, схема обвязки твердотопливного котла проще, автоматики необходимо минимальное количество. Недостаток такого способа — второй котел остается в системе, нет возможности его отсечь. То есть, часть энергии расходуется «на обогрев» неработающего котла. Причем он имеет дымовую трубу, так что часть тепла просто «греет улицу», так как выводится через дымоход.

Параллельная — оборудования больше, но можно сделать так, чтобы «не греть улицу»

Эта схема хороша в том случае, если ТТ котел является основным, а электрический (или газовый) работает непродолжительный период времени — для поддержания температуры. «Пустые» затраты энергии есть, но они некритичны, так как масса этих котлов небольшая. Если же, наоборот, основной — газовый или электрический, а «резервный» — твердотопливный, расходы на обогрев неработающего котла будут ощутимы.

Подключение двух котлов через тепловой аккумулятор

При параллельном подключении электрокотла к твердотопливному, схема более сложная. Необходима автоматика, которая отслеживает понижение температуры в системе, краны с электроприводом, отсекающие остывающий котел по команде датчиков. А все это повышает стоимость, да еще обвязка твердотопливного котла становится более сложной.

Обвязка котла. Видео

Как осуществить обвязку котла своими руками, можно узнать из видео ниже.

https://www.youtube.com/watch?v=HncSIS87nMM

Обвязка котлов существенно повышает надежность котельного оборудования с любым рейтингом среди пользователей, при этом правильно подключенная своими руками аппаратура существенно упрощает обслуживание всей системы без использования автоматики.

Кроме факторов высокой надежности системы с использованием обвязки, не следует забывать меркантильную сторону этого вопроса. Аппаратура для автоматического управления работой твердотопливных котлов составляет практически половину стоимости самих агрегатов. Плюс  расходы на профилактику и периодические поверки в госорганах приборов автоматики, которые существенно увеличивают затраты на эксплуатацию оборудования.

Схема обвязки ТТ котла с естественной циркуляцией

Перебои с электричеством в нашей стране нередки, причем обычно они случаются в самую плохую погоду. Поэтому во многих селах и деревнях предпочитают делать системы отопления с естественной циркуляцией — гравитационные. Они работают независимо от наличия электроэнергии, так что дом без тепла не останется.

Подключение котла на твердом топливе в гравитационную систему отопления

Приведенная на схеме обвязка твердотопливного котла для гравитационной системы — самый простой из возможных вариантов. В системе обязательно наличие расширительного бака. Он необходим для компенсации теплового расширения: во время нагрева объем теплоносителя увеличивается, и он вытесняется в расширительный бак. В системах с естественной циркуляцией расширительный бак ставят открытого типа. Это обычная емкость, в которой находится некоторое количество теплоносителя (около половины объема или меньше). Чтобы теплоноситель меньше испарялся, на бак ставят крышку. А чтобы одновременно еще и отводить воздух из системы, поднимают его в самую высокую точку системы.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

В системах этого типа теплоноситель движется благодаря уклону труб. Для обеспечения циркуляции котел должен находиться в самой нижней точке, все отопительные приборы — выше него. Кроме этого, приходится использовать трубы большого сечения — чтобы снизить сопротивление при движении теплоносителя.

От котла труба поднимается вверх, затем, постепенно понижаясь, труба подачи обходит все отопительные приборы. Обратка подключается с обратным уклоном — к котлу. Работает схема так: нагретый теплоноситель за счет высокой температуры поднимается вверх по вертикальной трубе, с небольшим уклоном идет подача (немного выше уровня радиаторов). Эта часть называется разгонная петля. Далее по наклонной трубе подачи, за счет силы гравитации и набранной скорости, обходит все отопительные приборы.

Основной принцип работы естественной циркуляции — перепад высот и разница температур

Проходя по трубам и радиаторам теплоноситель остывает. Остывший теплоноситель имеет большую массу, чем горячий. Более холодный теплоноситель стремится вниз, создавая давление. За счет этого и происходит циркуляция — нагретый теплоноситель стремится вверх, холодный — вниз. Но система работает только при правильно подобранном диаметре труб и их уклоне.

Что еще необходимо

В приведенной выше схеме есть масса недостатков:

• Нет предохранительного клапана — это устройство ставят на выходе котла. С его помощью происходит сброс лишнего теплоносителя при его закипании. Если этот клапан не установить, возможен разрыв труб, радиаторов, теплообменника, расширительного бака (если он закрытого типа).

• Нет воздухоотводчика. Если система открытого типа (расширительный бак в этом случае просто емкость с крышкой), воздух может выходить через расширительный бак. Но при разветвленной системе необходимы дополнительные устройства для отведения воздуха на радиаторах.

Указанные два устройства обязательны, но еще желателен манометр и термометр. Они нужны для контроля за системой. Термометров желательно иметь два — на выходе и на входе котла. Чтобы можно было оценить эффективность работы системы, подстроить и отрегулировать теплоотдачу радиаторов.

Недостатки

Основное достоинство гравитационной схемы обвязки твердотопливного котла — независимость от наличия электроэнергии. Недостатков намного больше:

• Невысокая эффективность и невозможность регулировки. Скорость движения теплоносителя в таких системах невысокая. Поэтому добиться высокой эффективности не получается. Регулировать ее тоже нет возможности. Так что подстроиться под погодные условия невозможно.

• Каждый раз когда система разогревается ( утром, например), температура теплоносителя в обратке очень низкая. Из-за этого образуется конденсат, разъедающий теплообменник. И бороться с этим нет возможности.
• Неэстетичность исполнения. Для обеспечения циркуляции трубы подачи должны располагаться выше радиаторов. Обвязка твердотопливного котла в гравитационной системе делается трубой 32 мм или более. Иногда подачу тянут над ними — на уровне метра (или чуть выше) от пола, иногда — пускают под потолком. А трубы имеют немалый диаметр, так что вид тот еще.

Все эти недостатки приводят к тому, что системы отопления с естественной циркуляцией делают все реже. Люди предпочитают сделать резервированное электропитание (поставить аккумуляторные батареи или/и генератор) и иметь более удобную и регулируемую систему отопления.

Схема №3

Для защиты котла от конденсата можно использовать не только трехходовой клапан, но и насос на подмес. Во многих моделях твердотопливных котлов имеется выход для насоса подмеса. У системы автоматического управления котлом имеются датчики, которые устанавливаются как можно ближе ко входу твердотопливного котла. Все это работает таким образом: вместе с главным циркуляционным насосом запускается насос подмеса, которые добавляет горячий теплоноситель к обратке, возвращающейся из системы, таким образом максимально предохраняя котел от конденсата. Автоматика ориентируется на датчик на входе, и как только температура достигает, к примеру, 55 градусов — подмес выключается и работает только циркуляционный насос.

Какие недостатки данной схемы обвязки твердотопливного котла? Дело в том, что эта схема называется «количественный подмес», и если мощности котла и самой системы отопления подобраны неверно, насос подмеса будет постоянно пытаться поднять температуру на входе в котел, но (если мощности котла недостаточно) все равно не сможет предотвратить образование конденсата. Именно поэтому эта схема проигрывает схеме №1 (так называемый «качественный подмес»). В схеме №1 все понятно: клапан подаст на вход котла именно такую температуру воды, при которой котел не будет конденсировать, несмотря на все огрехи и ошибки в расчетах мощности.

Требования к обвязке

Обвязку твердотопливного котла длительного горения можно выполнить по многим схемам, которые должны учитывать правила:

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

Лучше всего такие требования соблюдаются схемах, которые предусматривают наличие циркуляционных насосов.

2 Основные виды котлов

Условно котлы по загрузке делятся на ручные и автоматические. При этом автономное оборудование с учетом применяемого топлива может быть:

• электрическое;
• твердотопливное;
• жидкотопливное;
• газовое.

К отопительным приборам ручной загрузки относятся твердотопливные котлы. В этом случае в качестве топлива применяются уголь, торф, дрова. Это оборудование нуждается в участии человека для загрузки горючего. Сохранение требуемой температуры теплового носителя также должно поддерживаться оператором. Котлы изготовлены в напольном варианте и имеют минимум устройств автоматики.

Защита котла и теплоносителя от перегрева

При  подключении котла к системе отопления дачи или частного дома всегда существует вероятность перегрева водяного теплоносителя и элементов котельного оборудования вследствие инерции самого процесса сгорания газового или твердого топлива. Перегрев может произойти в двух основных случаях:

1. При достижении заданной температуры нагрева воды, поскольку сразу после выхода на оптимальный тепловой режим процесс горения в топке резко не прекращается.
2. При внезапном отключении сетевого электропитания дома или дачи. В этом случае циркуляционный насос останавливается, но процесс горения и нагрева теплоносителя продолжается. Начинается интенсивное парообразование, сопровождаемое повышением давления в системе и свистом вырывающихся клубов пара из разгерметизировавшихся соединений.

Ситуация с временно отключенным циркуляционным насосом особо опасна для котлов с чугунным теплообменником. Резко возобновившаяся после повторного включения энергии подача уже остывшей воды из домашней отопительной системы приводит к аварийному растрескиванию чугунного корпуса.

На рисунке ниже показана правильно выполненная своими руками схема обвязки котла на дровах частного дома с дополнительным подключением буферной емкости и обратного клапана лепесткового типа для защиты от перегрева. После остановки циркуляционного насоса клапан открывается, циркуляция теплоносителя продолжается естественным способом.

Схема обвязки котла для защиты от перегрева

Видео описание

Чтобы понять, как подключить к котлу и радиаторы, и теплый пол, посмотрите видеоролик:

Какую схему выбрать для обвязки котла автономного отопления, зависит от его типа и способа установки. Минимум дополнительного оборудования потребуется установить при обустройстве самотечной системы – только расширительный бак и краны, отсекающие от неё котел. С автоматическими котлами постоянного действия будет немного сложнее: для их стабильной работы потребуется монтаж циркуляционного насоса, группы безопасности и мембранного расширительного бака. А подключить к системе теплый пол или бойлер для горячей воды можно с помощью коллекторов.

Косвенные водонагреватели

Косвенный водонагреватель обеспечит стабильную и эффективную работу всей системы отопления.

Схема обвязки твердотопливного котла отопления с применением бойлера косвенного нагрева не самая простая, но и не самая сложная. Здесь перед потребителями стоит задача обеспечить подачу горячего теплоносителя из отопительного контура в змеевик. Для этого в систему ставится гидрострелка, распределяющая потоки на два и более направления. От стрелки отходят две трубы – одна идет к батареям, а вторая к бойлеру.

За гидрострелкой ставятся два циркуляционных насоса – сложность схемы обвязки постепенно возрастает. Один насос отправляет теплоноситель в радиаторы, а второй гонит его в бойлер. Работа второго насоса регулируется системой терморегуляции, встроенной в водонагреватель. Тем самым обеспечивается поддержание стабильной температуры в контуре ГВС.