Чтобы установить в своем доме твердотопливный котел, вам придется столкнуться с большим количеством определенных моментов и нюансов. Эти моменты следует учитывать еще на этапе планирования проектирования. В статье рассматриваются 9 схем обвязки твердотопливных котлов, которые значительно упрощают монтаж.
Прежде чем приступить к рассмотрению схем и их деталей, необходимо в общих чертах понять, что такое твердотопливный котел по своей сути, принцип его работы и основные отличия от котлов на других видах топлива: газовых, электрических.
Понимание котла простым языком
Твердотопливный котел по сути — это огромная металлическая емкость, в которой горит «костер» на твердом топливе. Основным недостатком таких систем обогрева является проблема контроля интенсивности горения в котле (этой проблемой сталкиваются и производитель котельного оборудования, а также пользователь этого устройства), который устанавливает это оборудование. . Если с газовыми и электрическими системами все ясно, то контроль за твердым топливом становится очень сложным делом.
Производитель постоянно улучшает характеристики своей продукции, и 99 процентов производимых твердотопливных котлов контролируют процесс горения с помощью автоматики, которая управляет насосами котла (и самое главное) вентилятором для подачи воздуха в камеру сгорания. Когда вентилятор останавливается, подача воздуха прекращается и происходит нехватка кислорода (для поддержания горения), а котел снижает интенсивность сгорания. Снижается интенсивность горения, полного прекращения процесса также не происходит. И именно в этом и заключается проблема, и она выражается в двух аспектах:
Если ваша система отопления уже прогрелась, однако внутри котла осталось немного несгоревшего топлива, в доме будет становиться жарко. По сути дела это означает, что остаточное топливо не используется вовсе (тепло «уходит в трубу»).
В случае внешнего отключения электроэнергии, насоса и вентилятора, температура внутри камеры будет расти, а котел может «вскипеть», и ситуация может стать опасной вплоть до физического разрушения котельного оборудования.
Поэтому основное требование к твердотопливному котлу — это наличие грамотно рассчитанной и подобранного оборудования, которое будет эффективно использовать топливо. Для повышения эффективности и безопасности стоит установить в систему теплоаккумуляторы.
Начинаем разбор схем обвязки твердотопливного котла. Давайте заранее уточним, что все схемы предназначены для открытых систем отопления и не имеют в своем составе открытого расширительного бачка, напрямую связанного с атмосферой.
Схема №1
Насос, трехходовой термостатический клапан (для защиты котла от конденсата), экспанзомат для расширения бачка, собственно сама система отопления (трубы, радиаторы), группа безопасности.
Плюсы и недостатки схемы
Эта схема обвязки угольного котельного котла отопления максимально надежна. На входе котла стабильная температура, а это означает что внутри камеры не будет образовываться конденсат.
Конденсатор на внутренней поверхности котла всегда означает его ускоренную коррозию и износ, а также образование грязи и смолы на внутренних поверхностях котла. Это существенно снижает КПД агрегата.
Серьезный недостаток схемы состоит в том, что в систему можно подавать теплоноситель с температурой не менее 55 градусов. С наступлением осени или весны эта температура становится некомфортной, и понизить ее никак нельзя. Для этого используется трехходовой термостатический клапан. В 45 градусах вы просто будете стоять в режиме ожидания и топливо будет расходоваться впустую. Также, дрова в режиме тления способствуют образованию смол на стенках котла и снижению его КПД.
Поэтому, приобретая клапан, необходимо заранее спланировать, каким топливом вы будете топить свой котел. Этот показатель определяет температуру нагрева теплоносителя на входе в котел и систему отопления (это два принципиально разных значения).
Рекомендуется добавить источник бесперебойного питания. В результате внезапного отключения электроэнергии, например, ночью или днем, останавливается циркуляционный насос и кислородный вентилятор. При этом температура котла повышается, а давление увеличивается. В случае не срабатывания аварийного клапана для сброса давления, второй раз может не сработать на том же давлении. Видим опасность ситуации, которая уже становится опасной. Хотя казалось бы ничего катастрофического не произошло.
Схема №2
Практически аналогична первой схеме, главное отличие — добавлен бойлер косвенного нагрева. Загрузка бойлера происходит до трехходового клапана, т. е. между клапаном и котлом не требуется насос для загрузки бойлера.
Иногда люди все же врезают насос в это место, потому что с змеевика бойлера будет возвращаться холодный теплоноситель, тем самым заставляя котел конденсироваться. Но если мощность змеевика бойлера косвенного нагрева правильно подобрана, то по мере увеличения температуры внутри него его мощности будут уменьшаться и разность температур на входе и выходе бойлера будет уменьшаться, что не позволит образовываться конденсату в котле.
Этот вариант подключения твердотопливного котла имеет ряд преимуществ. Возможность организации приоритета нагрева бойлера путем отключения насоса. А в этом случае вся мощность котла направлена на нагрев бойлера, ускоряющий его нагрев.
В этой схеме можно организовать следующую логику работы. В этом случае бойлер может греться достаточно долго, и правильным решением будет включение насоса. Альтернативным решением будет использование насоса. Сегодня тепловая мощность котла будет расходоваться и на нагревание бойлера, и на поддержание температуры в системе отопления. При таком подходе к организации работы системы происходит максимально правильное и эффективное ее функционирование.
Схема №3
Если вы хотите защитить котел от конденсата, используйте не только трехходовой клапан, но и насос на подмес. Многие твердотопливные котлы оснащены выходом подмеса. Системы автоматического управления котлом имеют датчики, установленные как можно ближе к входу твердотопливного котла. Это работает таким образом: вместе с главным циркуляционным насосом запускается насос подмеса, который добавляет горячий теплоноситель к обратной стороне системы, тем самым максимально предохраняя котел от конденсата. Аудитория ориентируется на датчик температуры входа, а когда температура достигнет 55 градусов — автоматический насос включится и будет работать только циркуляционный насос.
Какой недостаток этой схемы обвязки твердотопливных котлов? Это схема называется «количественный подмес», и если мощность котла или системы отопления неправильно подобраны, насос подмеса будет постоянно пытаться поднять температуру на входе в котел, но (если мощности котла недостаточно) не сможет предотвратить образование конденсата. Именно поэтому эта схема проигрывает схеме No1 (так называемый «качественый подмес»). На первый взгляд все понятно: клапан подаст на вход котла температуру воды, при которой котел не будет конденсироваться, несмотря на все огрехи и ошибки в расчетах мощности.
Схема №4
В этой схеме подключения практически ничего не изменилось за исключением того, что мы добавили в нее бойлер косвенного нагрева и насос для подмеса. Эти два дополнительных насоса установлены в котле и основной насос. После каждого насоса необходимо устанавливать пружинный обратный клапан.
По расчетам мощность подмесом составляет 30% от мощности основного насоса. Допустим, что основной насос имеет расход 1000 литров в час. Для этого необходимо подобрать подмеситель на 300 л/ч. Как бы то ни было, все подробные расчеты достаточно громоздки. Если насос подмеса по мощности подобран так же правильно и мощность системы отопления соответствует мощности котла (правило 30%), а мощность системы отопления правильно согласуется с мощностью котла, перепад температуры на входе в котел не превышает 5 градусов!
Схема №5
При этом здесь не используются ни трехходовой термостатическийклапан, ни насосподмеса. Схема имеет право на жизнь, однако в основном она может быть использована для контроля расхода и температуры системы. В этом случае частотный преобразователь будет отслеживать расход и температуру в системе. Если вы не знаете базовых принципов, использовать эту схему нельзя: при неправильном расчете котел будет постоянно работать в режиме конденсации.
Схема №6
В отличие от предыдущих она имеет трехходовой клапан с сервоприводом, который обязательно должен быть подключен к электронике твердого котла. При низкотемпературной системе отопления (к примеру, используются теплые полы с температурой 45 градусов), этот клапан будет понижать температуру теплоносителя и приводить систему отопления в равновесие. Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления имеет преимущества: котел защищен от конденсации, а также в систему можно подавать более холодный теплоноситель.
Кроме того, управляемый электронный клапан имеет главное преимущество: в параметрах настройки выставляется минимальная вероятность открытия. В отличие от трехходового термостата-клапана электронная предохранительная система никогда не будет закрытой. Это предотвращает котел от перегрева и аварийных ситуациях. По сути это схема и этот тип клапана помогают максимально точно сбалансировать системы отопления, котлы по мощности.
Схема №7
Эта схема говорит нам о том, как не надо делать. Как правило, в системах отопления вместо батарей устанавливают теплые полы. Поэтому на вторичном кольце устанавливаются несколько насосов с разными параметрами работы каждый по своему контуру.
С такой сборкой не стоит собирать, а если есть необходимость, между гидрострелкой и циркуляционным насосом нужно установить трехходовой клапан-термостат, который будет защищать котел от конденсата.
Схема №8
Это сублимация всех предыдущих схем с учетом их преимуществ и недостатков. При отсутствии других источников тепла, кроме твердотопливного котла, вы устанавливаете гидравлический разделитель, установите необходимое количество насосных групп на теплые полы, к примеру. А все датчики и приводы подключаете к блоку управления котлом. Необходима установка трехходового термостатического клапана для предотвращения образования конденсата внутри камеры котла.
Схема №9
Итак, мы уже подошли к главной схеме обвязки твердотопливного котла в системе отопления, которая позволит обвязать и использовать твердотопливный котел максимально эффективно и эффективно. Основное отличие схемы – наличие теплоаккумулятора. Совокупный объем теплоаккумулятора для обогреваемой площади дома до 200 квадратных метров будет находиться в пределах от 800 литров до 2000 литров. От этого зависит, сколько раз в день вы будете подходить к котлу, чтобы добавить топлива.
Как я уже сказал выше, эта схема имеет очевидные преимущества. Тепло можно накапливать в системе и расходовать постепенно, растягивая его на несколько суток при условии настройки и балансировки системы по производимой и потребляемой мощности. Также тепловой аккумулятор обеспечивает максимальную безопасность работы: при аварийном отключении насосов и вентилятора котла тепло естественным образом уйдет из котла в аккумулятор, а затем будет накапливаться там, защищая котел от перегрева и выкипания.
Также есть определенные данные о исследованиях, которые говорят о том, что при использовании твердотопливного котла без теплоаккумулятора его КПД будет в районе 42-44% и может достигать 85%. Эти показатели являются теми величинами, на которые указывают производители котельных устройств.