Варианты обвязки твердотопливных котлов для отопления в частном доме

Готовимся к обвязке

Обвязка котла решает три задачи:

1. Равномерное распределения тепла по всей системе.
2. Защита котла от перегрева, который чреват остановкой оборудования (лучший вариант) либо взрывом (худший вариант).
3. Качественное снабжение горячей водой, если котел двухконтурный.

По типу сложности монтажа, обвязку котла отопления можно разделить на сложную и простую (условно). Простая обвязка включает в себя минимальный набор приборов, устройств, агрегатов и выполняется, как правило, для дорогих котлов, в которые уже встроено большую часть элементов защиты и агрегаты распределения теплоносителя. Сложная обвязка котла (это – то самое множество труб на фото) – выполняется в случае установки самого простого котла, который, по сути, исполняет роль газовой горелки.

Обвязка котла на твердом топливе

Но, это утверждение не касается промышленных объектов, где действуют нормы повышенной безопасности и полная схема обвязки, иногда дублирующая уже встроенные функции отопительного котла, должна производиться в любом случае для соблюдения норм приемки.

Вариант обвязки котла

В данном материале не рассматривается обвязка промышленных котлов, установленных в больших котельных, снабжающих теплом отдельные микрорайоны или предприятия.

Обвязка настенного котла и водонагревателя

Конструктивные особенности теплонакопителя

Чертеж бака-аккумулятора

Основным элементом любого ТА является термоаккумулирующий материал, обладающий высокой теплоемкостью.

В зависимости от вида применяемого материала теплоаккумуляторы для котла могут быть:

• твердотельные;
• жидкостные;
• паровые;
• термохимические;
• с дополнительным нагревательным элементом и т.д.

Для отопления и горячего водоснабжения частных домов применяются бак-аккумуляторы горячей воды, где в качестве термоаккумулирующего элемента выступает именно вода, обладающая высокой удельной теплоемкостью.

Вместо воды иногда используют антифриз, предназначенный для систем отопления дома.

Примером водяного ТА с дополнительным электронагревательным элементом для системы горячего водоснабжения может служить современный накопительный водонагреватель.

Обычный аккумулятор тепловой энергии представляет собой герметичный металлический бак различного объема (от 200 до 5000 литров и более), как правило, цилиндрической формы, заключенный в наружную оболочку (корпус).

Между баком и внешней оболочкой находится утепляющий слой из теплоизолирующего материала.

В верхней и нижней частью бака имеются по два патрубка для подключения к отопительному котлу и к самой системе отопления.

В донной части обычно находится дренажный кран для слива жидкости, а сверху располагается предохранительный клапан для автоматического стравливания воздуха при повышении давления внутри буферного бака. Также могут иметься фланцы для подключения датчиков давления и температуры (термометра).

Трубчатые электронагреватели

Иногда внутри буферной емкости может быть установлен один или несколько дополнительных нагревателей различного типа:

• электронагреватель (ТЭН);
• и/или теплообменник (змеевик), подключаемый к дополнительным источникам тепла (солнечные коллекторы, тепловые насосы и пр.).

Основной задачей этих нагревателей является поддержание необходимой температуры нагрева рабочей жидкости внутри ТА.

Также внутри бака может располагаться теплообменник ГВС, обеспечивающий подачу горячей воды за счет ее нагрева рабочей жидкостью системы отопления.

Биотопливо как альтернатива традиционному отоплению

Одним из эффективных и доступных способов обогреть загородный дом служит котел, работающий на биологически чистом топливе. Этот вид альтернативного отопления использует для своей работы отходы производства – шелуха сельскохозяйственных культур, щепа, опилки и другие побочные продукты деревообрабатывающей промышленности.

Котлов, работающих на пеллетах, существует много. Есть возможность автоматизировать процесс подачи топлива, чтобы все происходило без участия хозяина

Из различных отходов делают плотные спрессованные гранулы небольшого размера – пеллеты, которые сжигаются в котлах. По сравнению с обычными дровами такое топливо горит дольше и позволяет получить больше тепла. Также, делают крупные плотные брикеты из различного рода отходов растительного происхождения. Такое спрессованное топливо позволяет получить в 2-4 раза больше тепловой энергии. Его теплотворная способность составляет до 5,0 кВт×ч/кг.

Пеллеты, в отличии от брикетов, имеют значительно меньший размер. Они применяются в автоматизированной системе отопления. Брикеты же, более эффективны, но обладают большим размером

Для газового котла можно использовать биогаз. Его несложно получить в процессе гниения органических отходов. Для этого потребуется соорудить достаточно объемный резервуар, поместить в него отходы, предусмотреть установку для их перемешивания. Под воздействием воздуха и бактерий будет происходить процесс гниения и выделение газа. Предстоит установить трубопровод для сброса отработанного материала. Также, для сбора газа в специальные резервуары, его очистки и перемещения в систему отопления, нужно использовать соответствующие приспособления.

Экологически чистый способ отопления, использующий альтернативный источник получения тепла – водородный котел. В основе его работы лежит реакция взаимодействия молекул водорода с кислородом, в процессе которой выделяется огромное количество тепла. Этот вид отопления требует соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности.

Принцип работы водородного котла основан на химической реакции между водородом и кислородом, в результате чего выделяется много тепла и никаких вредных веществ. Но нужно соблюдать правила безопасности

Основной недостаток – высокая стоимость фабричного оборудования. Выходом из сложившейся ситуации является оборудование водородной системы отопления своими силами. Для ее работы потребуется постоянное подключение к источникам электроэнергии и воды, водородная горелка, водородный генератор, катализаторы и сам котел. Тепло, полученное в результате химической реакции, поступает в теплообменник, а в качестве отходов – простая вода.

Что нужно для установки твердотопливного котла своими руками?

Если для монтажа твердотопливного котла вы не собираетесь привлекать специалистов, вам придётся самостоятельно подготовиться к работе.

Советуем изучить — Расчет площади пола

Прежде всего понадобится спецодежда и инструмент:

• спецовка, краги и сварочная маска;
• сварочный аппарат;
• дисковая пила с режущими дисками по металлу;
• строительный уровень и угольник;
• набор рожковых ключей;
• разводные ключи;
• отвёртка с набором различных насадок;
• рулетка и маркер;
• пистолет для герметика.

Для подключения котла к отопительной системе нужно дополнительно приобрести:

• 2 шаровых крана со сгоном и двусторонней (внешней и наружной) резьбой диаметром 50 мм;
• группу безопасности (манометр, предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик и пару шаровых кранов диаметром 15 мм);
• 3 стальных муфты диаметром 50 мм;
• стальные переходники 57-32 мм;
• стальные отводы диаметром 50 мм;
• дымовую трубу с шиберной задвижкой;
• металлические трубы для подключения котла;
• термозащищённый герметик;
• сантехническую подмотку;
• циркуляционный насос (устанавливается на линии обратного хода и обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя в случае затруднения естественной).

Самое главное при установке теплогенератора – следовать положениям инструкции завода-изготовителя. Перед началом монтажных работ необходимо выполнить сборку системы отопления и проверить её на герметичность, а также организовать вентиляцию и систему дымоудаления в котельной.

Особенности монтажа газового котла в ванной комнате

Для размещения газового котла в ванной, требуется соблюсти следующие условия:

• в ванной должно быть окно;
• котел должен быть с открытой либо с закрытой камерой сгорания.

Аппарат с закрытой топкой разрешается устанавливать в помещение и без окна. Такие агрегаты комплектуются коаксиальной трубой. Она одновременно отводит дым из топки котла по внутренней трубе и подаёт уличный воздух в камеру сгорания по размещённому между этой трубой и наружным кожухом каналу.

При монтаже котла с открытой топкой окно обязательно. В противном случае коммунальщики, пожарники и газовщики не выдадут вам разрешение на монтаж и не подключат котёл к газопроводу.

В связи с чем желательно подключать оборудование к сети с помощью надежного стабилизатора напряжения. Это позволит защитить агрегат от поломки.

Гравитационный контур

Рассмотрим контур с естественной циркуляцией — гравитационный. При составлении плана избегаем изгибов, стараемся минимализировать количество колен, чтобы не создавать лишних сопротивлений. Исходя из размеров патрубков используемого котла подбираем диаметр труб для контура. Стандартный вариант — не более 1,5 дюймов.

Теплоноситель циркулирует внутри гравитационного контура без помощи насоса за счет создаваемой разницы температур. В случае, если из-за отключения электричества или по другой причине циркуляция горячей воды остановится, твердотопливный котел закипит. Чтобы избежать этой опасной ситуации используется дополнительный гравитационный контур — с целью предупредить аварию в случае остановки насоса.

Иногда температура твердотопливного котла возрастает и может превысить границу в 100 градусов. По этой причине контур обвязываем из металлических труб. Добавляем в намеченный контур насос. Для этого планируем обходной путь, где устанавливаем предохранительный лепестковый обратный клапан на выделенный участок гравитационного контура. Выбираем клапан, обладающий минимальным сопротивлением. Переходник со стандартным сопротивлением может препятствовать циркуляции теплоносителя.

В штатном режиме циркуляционный насос создает давление на клапан, поддерживая его в закрытом состоянии. При этом вода беспрепятственно циркулирует по обычному пути. В момент остановки насоса котел продолжает нагревать воду, но встроенный клапан сработает и не пропустит воду по основному кругу.

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.

Материалы

Для изготовления этого элемента обвязки нужно подготовить:

1. Металлический лист толщиной, большей 2 мм. Альтернативой могут послужить 2 бочки с диаметром 1 м. Толщина стенок не должна быть меньше вышеуказанной цифры.
2. Медную или стальную трубку. Первый металл является лучшим, поскольку имеет большую теплопроводность. Диаметр трубы должен составлять 20 мм.
3. Патрубки с резьбой. Диаметр 7 из них должен составлять 20 мм. Еще нужны 4 патрубка диаметром 10 мм.
4. Минеральную или базальтовую вату.
5. Оцинкованный лист.
6. Термостойкую грунтовку.
7. Термостойкую краску.
8. Профильную трубу с размерами 4х4 или 5х5 см.
9. Уголок 3х3 см.
10. Резиновую прокладку толщиной 5-10 мм.

Понимание котла простым языком

Итак, твердотопливный котел по сути — это большая металлическая емкость, внутри которой горит «костер» на твердом топливе. Основная проблема такого принципа обогрева (с этой проблемой сталкивается и производитель котельного оборудования, и пользователь, устанавливающий и эксплуатирующий это оборудование) — это проблема контроля интенсивности горения внутри котла. Если с газовым и электрическим оборудованием все предельно ясно, то в случае твердого топлива контроль становится действительно проблематичным.

Однако производители постоянно работают над улучшением характеристик своей продукции, и 99,9% производимых твердотопливных котлов контролируют процесс горения с помощью автоматики, которая управляет насосами котла, и (самое важное) вентилятором, который подает внутрь камеры воздух. При замедлении или остановке вентилятора подача воздуха прекращается, образуется нехватка кислорода (для поддержания горения), и котел снижает интенсивность горения

Отметим, что снижается именно интенсивность горения, полного прекращения процесса не происходит. Именно в этом и кроется корень проблемы, и он отражается в двух аспектах:

1. Если ваша система отопления уже нагрелась, но внутри котла все-таки присутствует еще некоторое количество несгоревшего топлива, в доме будет становиться все жарче. Фактически это означает, что остаточное топливо расходуется бесполезно (тепло «улетает в трубу»).
2. Аспект безопасности: если произошло внешнее отключение электроэнергии, остановился насос и вентилятор, температура внутри камеры будет расти, котел может «вскипеть», и ситуация может стать опасной вплоть до физического разрушения котельного оборудования.

Именно поэтому главное требование к твердотопливному котлу — наличие грамотно рассчитанной и подобранной автоматики, которая сможет использовать топливо максимально эффективно и безопасно. Для повышения эффективности и безопасности рекомендуется устанавливать в систему теплоаккумуляторы.

Приступаем к разбору схем обвязки твердотопливных котлов. Заранее отметим, что все схемы приведены для закрытых систем отопления, работающих под избыточным давлением и не имеющих в своем составе открытого расширительного бачка, напрямую связанного с атмосферой.

Расчет объема мембранного расширительного бака

Больше преимуществ имеет закрытая система отопления, теплоноситель в которой находится под давлением выше атмосферного. В этом случае, для компенсации теплового расширения воды, вместо открытого расширительного бака, используют закрытый мембранный расширительный сосуд (на схеме показан пунктиром слева от котла).

Расширительный бак разделен на две части эластичной подвижной мембраной. В одну часть бака поступает теплоноситель из системы отопления. По другую сторону мембраны в баке находится сжатый воздух. Давление воздуха уравновешивает давление теплоносителя в системе отопления. При увеличении температуры и объема теплоносителя, мембрана в расширительном баке перемещается, увеличивая объем, занимаемый жидкостью. Воздух по другую сторону мембраны сжимается еще больше.

Расширительный мембранный бак бывает горизонтальным или вертикальным. Также есть такие, в которых можно заменить мембрану и отсутствует такая возможность.

Как правильно выбрать объем расширительного бака

Объем мембранного расширительного бака вычисляем по формуле: V = (VLхE) / D;
VL – полный объем жидкости в системе отопления;
E – коэффициент расширения жидкости, для воды при температуре 85°С=0,034;

D – эффективность мембранного бака, вычисляется по формуле: D= (PV-PS)/(PV+1).Где PV – максимальное рабочее давление системы, обычно достаточно 2 бар, PS – давление зарядки мембранного бака, равно 0,5 бар.

Таким образом, D=(2-0,5)/(2+1)=0,5

Если, например, объем теплоносителя — воды в системе отопления дома около 450 литров, то объем расширительного бака будет равен:
V = (450х0,034)/0,5 = 30,6 л.
Минимальный объем бака должен быть не менее 30 литров, поэтому прибавляем запас и выбираем бак объемом 35 литров.

Советы застройщику

Выбор правильного размера котла, т.е. его отопительной мощности, является очень важным условием для экономичной эксплуатации и правильного функционирования котла. Котел нужно выбрать так, чтобы его номинальная отопительная мощность соответствовала тепловым потерям отапливаемого объекта. Выбор котла слишком большой номинальной мощности может привести к повышенному образованию отложений (сажи, дегтя). Поэтому не следует использовать котел, имеющий значительно большую мощность, чем тепловые потери объекта.

Примерную отопительную мощность котла можно рассчитать так – на каждые 10 м2 отапливаемой площади дома при средней утепленности здания и высоте потолков до 3 м, требуется 1 кВт мощности.

Полезно познакомиться с инструкцией по эксплуатации твердотопливного котла. Инструкцию по эксплуатации твердотопливных котлов “Atmos” (Чехия) можно прочитать и скачать, если перейти по этой ссылке. Для скачивания в открывшемся окне, в меню, слева вверху, выбрать “файл” –> “скачать”.

На предыдущей странице можно посмотреть видеослайды о работе насосно – смесительного блока “Laddomat” с твердотопливным котлом.

Статьи на эту тему:

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Прочитайте статью

Какой твердотопливный котел выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Выводы и полезное видео по теме

На приведенном ниже ролике вы услышите аргументированное мнение специалиста об использовании различных видов труб для монтажа отопительной системы.

Для выполнения обвязки котла можно применять различные виды труб, для оптимального выбора которых следует учесть целый комплекс факторов: особенности котла и системы отопления, материальные возможности, личные предпочтения.

При наличии некоторой квалификации монтаж пластиковых элементов можно проводить самостоятельно, четко соблюдая схему, но для установки металлических труб лучше обратиться за помощью к специалистам.

Подыскиваете качественные трубы для обвязки котла? Или есть опыт монтажа и применения определенного трубопроката? Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье, задавайте вопросы и участвуйте в обсуждениях. Форма для связи расположена ниже.