Принцип работы твердотопливных котлов
Котлы имеют модульную конструкцию, состоящую из нескольких устройств в одном корпусе:
- теплообменника;
- топки с дверцей;
- колосниковой решётки;
- зольника с люком для прочистки;
- терморегулятора.
Отопительный котёл работает по следующему принципу:
- В камеру загружают топливо, поджигают. Дрова или альтернативные материалы сгорают, образуя СО.
- Температура воздуха увеличивается и газы поднимаются выше в дымоход.
- Горячие воздушные потоки, вытесняя холодные, перемещаются по отопительной сети.
- По мере их продвижения жидкость в теплообменнике нагревается.
За подведение воды отвечает впускной патрубок, а за поступление горячего носителя в радиаторы — коллектор обратки. Обе точки подключения контура рекомендуют оборудовать температурными датчиками.
Основные этапы установки твердотопливного котла
Схема подключения твердотопливного котла включает в себя сам теплоагрегат, трубы и радиаторы отопления, расширительный бачок, циркуляционный насос, теплоаккумулятор и элементы автоматики: предохранительный и воздушный клапан, терморегулятор, манометр. Установка котла и необходимые подключения периферийного оборудования производятся в следующем порядке:
- Размещение котла на заранее подготовленный фундамент. Обязательно нужно соблюсти все требуемые расстояния и правильно отрегулировать положение корпуса по горизонтали и вертикали;
- Установка электрических нагревателей, если они предусмотрены комплектацией. Обычно твердотопливный котел имеет специальные посадочные места для установки ТЭН, рядом с которыми располагается терморегулятор;
- Подсоединение труб отопления. Для удобства эксплуатации и обслуживания все подключения необходимо выполнять через промежуточные запорные краны, уплотняя места стыков сантехнической лентой или льном;
Обвязка котла
- Если схема работы системы предполагает использование электрической сети, необходимо подключить провода питания и заземления;
- Установка группы безопасности. В зависимости от типа котла и его комплектации в нее могут входить предохранительный, воздушный клапан, терморегулятор, датчик тяги, манометр и т. д. Эти приборы ставятся до всех запирающих устройств;
- Сборка дымовой трубы. Места соединения колен уплотняются термостойким герметиком. Схема установки, площадь сечения и высота дымохода должны обеспечивать хорошую естественную тягу, поэтому необходимо придерживаться рекомендаций, приведенных в инструкции по эксплуатации котлов;
- Заполнение теплового контура водой. Первоначальное давление воды должно быть немного выше рабочего. На этом этапе вся схема отопления проверяется на отсутствие протечек;
- Проверка расположения внутренних элементов топки котла: колосников, шамотных камней, растопочной заслонки, заглушки для прочистки и т.д;
- Сброс давления теплоносителя до рабочего, установка заслонок в топке и дымоходе в необходимое положение, закладка дров.
После выполнения всех указанных операций можно приступать к запуску твердотопливного котла. Для этого нужно разжечь топливо, а через 10–15 минут закрыть растопочную заслонку. При достижении температуры 80–85 °С рекомендуется установить терморегулятор на необходимый уровень подачи тепла. Теперь достаточно в нужные моменты подкладывать дрова в топку, и комфортный климат в доме будет обеспечен.
Дополнительное оборудование
Для повышения экономичности между котлом и контуром отопления устанавливают теплоаккумулятор – заполненную водой емкость в оболочке из минеральной ваты. Твердотоп постоянно эксплуатируется в режиме номинальной производительности с максимальным КПД, нагревая содержимое резервуара до +95°С.
Теплоаккумулятор устанавливают для повышения экономичности.
Отбор горячей воды из аккумулятора осуществляется автоматически по мере остывания среды в контуре.
В загородном доме и других небольших объектах для подключения «теплого пола» используют гидрострелку. Это коллектор, установленный вертикально. Благодаря такой ориентации температура меняется по высоте, внизу среда более холодная. К верхней части подсоединяют радиаторы, к противоположной – «теплый пол».
Требования к подключению
Выше уже упоминалось, что перед тем как совершать монтаж системы отопления, необходимо сначала изучить нужные требования и нормы. От этого зависит функциональность всей системы.
Эффективность отопления напрямую связана с тем, подключили ли систему к водяному контуру или обошлись без этого. Покупая твердотопливный котел, нужно внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации. В таких документах разъясняются не только технические характеристики устройства, но и подробно указывается, как должен работать агрегат. Например, минимальная температура на выходе должна равняться 55 градусам, в то время, как на входе 45 градусам. В обратном же случае, будет образовываться конденсат. Именно для таких целей и нужно создавать правильную схему подключения котла к системе.
Есть еще ряд особенностей, которые нужно знать:
Когда выбирается место под установку прибора, важно помнить, чтобы это была идеальная горизонтальная жесткая поверхность. При этом он должен иметь строго вертикальное положение
Поэтому, специалисты рекомендуют предварительно в котельне сделать цементную стяжку, толщина которой должна быть не менее 5 см. Также тут обустраивают подсыпку такой же толщины. Тут важно сказать, что для монтажа расширительного бачка нужно выбрать самую высокую точку, для чего обычно выбирается чердак.
В системе отопления должен присутствовать дымоход, который оборудуют клапаном. Такая деталь подбирается из нержавеющей стали. В нижней части дымохода монтируют сборник, в котором будет скапливаться весь конденсат. Так как по такой трубе предстоит проходить дыму с различного рода примесями, то со временем на внутренней поверхности начнет образовываться налет. Соответственно, нужно создать условия, чтобы можно было приводить дымоход в порядок, для чего по всей длине оборудуются окошки. Важно чтобы они были легкодоступны.
- Если трубе для отвода копоти предстоит проходить через малоотапливаемые помещения в доме, то такие участки должны быть утеплены. Это поможет не только избежать образования дополнительного конденсата, но и существенно продлит срок службы самого материала.
- При создании схемы отопления нужно обязательно устанавливать предохранительный клапан. Это обосновано тем, что твердотопливные котлы должны работать только с водяным контуром, где есть давление в 2кг\см.куб., при этом температурный показатель не должен превышать 90 градусов. Поэтому клапан станет предохранителем при каких-либо сбоях.
На самом деле, все технологические нюансы всегда указываются в инструкции к агрегату. Соответственно, перед тем как выбирать схему обвязки котла, нужно внимательно изучить документацию.
Правила организации твердотопливного отопления
Основным отличием, которым обладает система отопления с твердотопливным котлом закрытого типа, является тип используемого топлива. В качестве энергоносителя применяют уголь, дрова, торф или топливные брикеты. Все они характеризуются большой энергоемкостью и как следствие – интенсивным выделением тепла.
Для того чтобы сделать отопление твердотопливным котлом своими руками понадобится ознакомиться с правилам его организации. Они напрямую зависят от выбранной схемы, системы разводки труб и применяемого теплоносителя.
Характерной особенностью является правильный монтаж отопления с твердотопливным котлом. Источник тепловой энергии и топливо должны находиться в разных помещениях, и кроме правил установки соблюдаются меры безопасности эксплуатации отопления.
К основным правилам проектирования и практической реализации схемы систем отопления на твердотопливных котлах и печах являются следующие:
- Использование негорючих материалов
. При установке печи или котла пол, стены и потолок в области дымохода должны быть огнеупорными. Т.е. при возможном воздействии высоких температур эти материалы не должны самовозгораться или тлеть; - Стабилизация работы
. Главной опасностью при функционировании твердотопливного котла для водяного отопления является перегрев воды в теплообменнике. Для предотвращения этого в котле или печи предусматривают возможность регулирования подачи воздуха, необходимого для поддержания процесса горения дров. Это может быть система задвижек, подключенных к механическому температурному регулятору; - Приточно-вытяжная вентиляция
. Классическая схема монтажа отопления от твёрдотопливного котла предусматривает воздухообмен в помещении, где уставлено оборудования. При его работе в комнату будут неизбежно попадать продукты сгорания. Приточно-вытяжная вентиляция удалит их, тем самым предотвратив опасную для человека концентрацию СО2.
Устанавливать заводские или самодельные твердотопливные котлы отопления следует в отдельных котельных. Исключения составляют модели с небольшой мощностью, которые оборудованы варочной поверхностью. Но и в этом случае на кухне нужно обеспечить все меры безопасности.
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:
- Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
- 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.
- Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
- 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:
- Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
- 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.
Дополнительные рекомендации
Чтобы теплообменник не зарастал накипью, заливайте в систему только обессоленную воду. Часто домовладельцы собирают для этих целей дождевую.
По той же причине лучше приобретать модель с охлаждающим змеевиком в теплообменнике, а не с подачей воды непосредственно в бак.
Не курите в доме с системой из алюминиевых радиаторов. В них образуется водород, выходящий наружу через воздухоотводчик или кран Маевского.
В период простоя отопителя теплообмен в его баке приобретает обратное направление. Чтобы вода в контуре остывала медленнее, рекомендуется сделать байпас с кранами, по которому среда будет двигаться в обход прибора.
Способы подключения
Довольно распространенным способом является подключение водонагревателя в систему по закрытой схеме.
Корпус твердотопливных котлов не оборудован расширительным бачком, циркуляционным насосом и прочими элементами, обеспечивающими безопасность его эксплуатации. Поэтому все это оборудование должно быть обязательно включено в обвязку котла со стороны теплового контура.
При врезке прибора в систему надо помнить, что расширение теплоносителя в этих агрегатах часто принимает неконтролируемый характер.
Поэтому монтаж твердотопливного котла лучше вести по открытой схеме, когда излишки воды при перегреве просто выльются через трубку расширительного бачка. В обратном случае повышенное давление в трубах может привести к их разрыву.
Со смесительным узлом
Второй способ подключения предполагает наличие смесительного узла. Согласно инструкции теплоноситель при входе в котел должен иметь температуру нагрева минимум 60 градусов для того, чтобы избежать больших тепловых перепадов. Нарушение этого пункта уменьшит срок службы агрегата и приведет к излишнему его загрязнению.
Чтобы избежать таких неожиданностей, к обвязке нагревателя надо подключить смесительный узел, который будет по необходимости подавать горячую воду из трубопровода и перемешивать ее с холодной водой из системы.
Третий способ – это схема подключения к обвязке котла буферной емкости для регулирования температуры воды. Когда теплоноситель имеет высокую температуру, буфер поглощает излишнее тепло, а после остывания котла отдает его системе отопления.
Таким образом, тепловой контур ограждается от резких перепадов, что позволяет поддерживать в доме постоянный температурный режим.
Реализация ГВС
Рынок предлагает множество современных вариантов твердотопливных котлов, в том числе и с дополнительной функцией устройства ГВС. Речь идет о двухконтурных котлах, которые одновременно могут обогревать дом и подогревать воду. Основное отличие таких котлов заключается в разделении рабочих емкостей. В одной половине циркулирует теплоноситель, в другой – вода для бытовых нужд.
В некоторых моделях ГВС реализовано отдельно от основного отопления, что позволяет получать горячую воду круглогодично. Наиболее удобны модели, которые для отопления используют твердое топливо, а для ГВС – электрический ТЭН
Поэтому при выборе двухконтурного котла обращайте внимание на наличие «резервного» ТЭНа. Он используется в тёплое время года, а когда работает основная система, не задействован
Для ещё большей экономии топлива, специалисты рекомендуют устанавливать бойлер косвенного нагрева.
Правила обвязки твердотопливного котла
Осуществляя такую процедуру, как обвязка твердотопливного котла, необходимо соблюдать несколько правил:
разница температур в трубах подачи и обратки не должна превышать показатель в 20°С. Это обязательное условие, если им пренебречь, то начнет образовываться конденсат;
давление воды не должно быть выше заданной нормы
Для того, чтобы контролировать эти параметры монтируются манометры;
важно отслеживать, чтобы все соединения были герметичными, т.к. они сказываются на эффективности работы системы
Для наибольшего уплотнения подойдет паронит;
ни в коем случае для обвязки нельзя применять горючие материалы
Если вы решили выбрать полипропилен, то приобретая его обращайте внимание на качество, т.к. можно «нарваться» на подделку;
обязательно контролируйте чистоту теплоносителя, т.к
от этого зависит срок эксплуатации котла и всей системы в целом;
систему с естественной циркуляцией теплоносителя лучше обустраивать в небольших по размеру одноэтажных домах;
осуществляя обвязку, принимайте во внимание межсезонье, когда придется часто осуществлять регулировку теплоносителя.
https://youtube.com/watch?v=oJCnlQq0GlI
Базовые принципы подключения твердотопливного агрегата
Это устройство представляет собой герметичный бак, отделяющий отопительный агрегат от потребителей. Когда теплоноситель имеет высокую температуру, буфер поглощает излишнее тепло, а после остывания котла отдает его системе отопления
Базовые принципы подключения твердотопливного агрегата Рассматривая, как правильно подключить твердотопливный котел, необходимо обратить внимание на базовые элементы обвязки, обеспечивающие безопасность функционирования теплогенератора. Постепенно прогревается все отопление, и клапан полностью перекрывает байпас — весь теплоноситель циркулирует через агрегат. Для более экономичной работы системы в неё нередко встраивают тепловой аккумулятор
Для более экономичной работы системы в неё нередко встраивают тепловой аккумулятор.
Для справки. Дрова распределяются так: сначала дуб, потом береза, ольха, тополь.
Эффективность эксплуатации твёрдотопливных агрегатов и электрических котлов в паре доказана практикой — взаимодействие этих приборов дает больший комфорт и гарантирует надёжность теплоснабжения.
Оба котла оснащаются отключающими термостатами, чтобы они могли работать, замещая друг друга. Это приведет к автоматическому пуску горелки газового агрегата, поскольку его циркуляционный насос работает постоянно.
Циркуляция жидкости в системе обеспечивается двумя гидронасосами по одному на каждый из котлов. Применение этого метода первичных и вторичных колец позволяет обходиться без электронных приборов. Как подключить твердотопливный и газовый котлы в одну систему!
↑ Установка твёрдотопливного агрегата с теплоаккумулятором
Если в котле не предусмотрена автоматическая загрузка топлива, то его нужно самостоятельно регулярно подкидывать в топку. Это неудобно, потому что требуется чётко по графику топить котёл.
Частично решить эту проблему позволяет теплоаккумулятор в виде бака с водой, который нагревается за счёт подающего контура.
Его монтаж позволяет:
- уменьшать температуру теплоносителя на максимуме работы котла;
- подогревать охлаждённый теплоноситель при уменьшении температуры в системе.
В процессе выбора буферного резервуара необходимо учитывать, что для дома параметрами от 150 м² требуется бак вместительностью не менее 1 м³.
↑ Монтаж дополнительного смесительного узла
Ещё один такой узел устанавливается между буферной ёмкостью и регистрами отопления.
Благодаря этому элементу удается избежать большого температурного перепада при закипании воды в контуре.
↑ Схема установки аварийного контура
Основная проблема отопления здания твёрдотопливным котлом – перегрев теплоносителя. Требуется не допускать парообразование в контуре отопления, поэтому необходимо своевременно охлаждать носитель тепла.
Существует 3 эффективных метода охлаждения теплоносителя:
- В топке устанавливается ещё один теплообменник. Первый нагревает теплоноситель, а второй позволяет охлаждать его при сильном нагреве. Входной патрубок последнего соединяется с трубой ХВС, а выходной с канализацией. Для срочного охлаждения теплоносителя требуется открыть кран на патрубке, после чего по дополнительному теплообменнику потечет холодная вода.
- В ходе монтажа котла один теплообменник устанавливается внутрь другого, что позволяет быстро уменьшать температуры теплоносителя при необходимости.
- К патрубкам теплообменника подключается 2 трубы, первая соединяется с трубой ХВС, а вторая с канализационной. Затем устанавливается клапан, позволяющий обеспечить подачу холодной жидкости в систему. В результате часть горячей воды будет сбрасываться в канализацию.
Все 3 способа позволяют добиться необходимо результата.
Что купить и для чего
Элементы схемы обвязки котла отопления в максимальной комплектации включают:
- Расширительный бак.
- Насос.
- 8 кранов (по два на насос, подачу, обратку, и по одному на подвод холодной воды и на штуцер вывода горячей воды).
- Фитинги (гайки-американки, муфты, углы, тройники).
- Фильтры механические (2 шт) и умягчитель (1 на вводе в котел холодной воды).
- Газовый кран и редуктор (для газового котла).
- Клапан-сбросник (воздухоотводчик).
- Отдельный электрический ввод с автоматом отключения питания (для любых котлов, в которых присутствует электрическая часть, а также для насосов).
- Измерительные приборы.
- Переходник с дымохода котла на домовой дымоход (кроме газовых турбированных – у них дымоход идет в комплекте).
- В отдельных случаях могут устанавливаться нагнетающие вентиляторы и дымососы, если это требуется проектом.
В зависимости от котла и выбранной схемы системы отопления, некоторые элементы могут не применяться.
Обвязка котла с максимальным упрощением
Отдельно стоит сказать о выборе материала труб. Пластиковые трубы – удобны в монтаже и используются повсеместно. Но иногда условиями проекта требуется применять стальные трубы. Сегодня это связано, в большинстве случаев с требованием норм пожарной безопасности или выполнением технических требований для обеспечения бесперебойной работы отопления. Если они есть, то надо уточнять, где и какие трубы вы можете применить согласно проекта. Например, часть схемы в котельной можно выполнить из металла в самой котельной, а в жилых/офисных помещениях перейти на пластик. Либо всю обвязку делать металлической, если это отопление цеха, мастерской и того требует проект.
Способ обвязки котла
Порядок работ:
- Установка котла.
- Сантехнические работы по включению котла в систему отопления состоят из: присоединения подачи и обратки с установкой фильтра на последней, установки фильтра и умягчителя на ввод холодной воды (для заправки системы отопления), установка крана горячей воды.
- Монтаж и проверка работы насоса.
- Подключение источника топлива (газ, электричество)
- Монтаж воздушного клапана.
- Монтаж расширительного бака.
- Монтаж приборов контроля (манометры, термометры, термопары, пирометры)
- Моделирование ситуаций на срабатывание систем аварийного отключения.
- Полная проверка работы системы отопления со смонтированной обвязкой котла.
- Приемка работ.
Простая обвязка твердотопливного котла
Монтаж теплогенератора и дымохода
Теплоаккумулятор защищает котел от перегрева и накапливает энергию в воде
Твердотопливный котел целесообразно устанавливать совместно с буферным баком для теплой воды. Эта емкость размещается между печью и обвязкой. Подключить ее к системе можно на этапе строительства или в процессе эксплуатации системы.
Назначение объекта:
- Защита системы от перегрева. Резервуар поглощает перегретую воду, перемешивая ее с относительно холодным содержимым. Благодаря этому исключается вероятность разрыва контура из-за образования пара.
- Аккумулирование энергии. Буфер собирает тепло и по мере охлаждения носителя в системе поставляет в нее горячую воду. При наличии двухпикового счетчика энергия накапливается в ночное время, когда ее стоимость в 2 раза ниже.
- Коммутация. Устройство связывает в единую цепь все подключенные агрегаты, работающие на газу, электричестве и твердом топливе. Происходит распределение энергии, сглаживание перепадов давления и температуры.
Для работы потребуются такие инструменты и материалы:
- рулетка, уровень, угольник;
- перфоратор, шуруповерт, болгарка;
- молоток;
- паяльник для пластика;
- полипропиленовые трубы и фитинги;
- маркер;
- защитные очки и перчатки.
При установке необходимо соблюдать правила обустройства дымохода для отведения продуктов горения
Монтаж системы отопления проводится в такой последовательности:
- Нанесение разметки в соответствии с составленной схемой.
- Укрепление основания для котла.
- Крепление хомутов для труб и упоров для радиаторов.
- Установка печи, ее выравнивание и фиксация.
- Протягивание пластиковых труб, установка кранов и фитингов.
- Проверка герметичности контура.
- Обустройство дымохода.
- Проведение контрольной топки.
Заключение
Монтаж котла на твердом топливе предполагает собой сложный и кропотливый процесс. От того, какую схему подключения вы выбрали, зависит много факторов. Эффективность автономного отопления проявится сразу, после того как запуститься в работу твердотопливный котел. Включение котла наглядно покажет, правильно ли подключен отопительный агрегат, как функционируют все другие элементы системы и приборы. При первом пуске можно выявить технические недочеты и промахи, устранив которые можно добиться оптимизации всех процессов. Нормально работающий механизм позволит обеспечить систему необходимым количеством теплоносителя для теплого пола. Правильно рассчитанная емкость расширительного бака гарантирует вам достаточное количество воды для ГВС.
