Схемы обвязки отопления частного дома. Схема котла отопления

Чтобы правильно подключить твердотопливный котел к системе отопления, необходимо учитывать его конструктивные особенности и особенности эксплуатации.

Эти вопросы мы обсудим в данной статье, тема которой - обвязка твердотопливного котла отопления: схема.

Чтобы понять смысл описанных ниже схем обвязки, читателю нужно знать о твердотопливных (ТТ) котлах следующее:

1. Такие агрегаты обладают высокой тепловой инерционностью. Речь идет о том, что пользователь не имеет возможности экстренно снизить производительность ТТ-котла в случае опасности перегрева теплоносителя. Даже если наглухо перекрыть заслонку, через которую воздух поступает в топку, пламя еще какое-то время будет гореть и температура теплоносителя успеет подняться на 2 -4 градуса. Таким образом, в случае с ТТ-котлом имеет место высокая вероятность закипания рабочей среды, что обязательно нужно учитывать при проектировании обвязки.
2. В продуктах горения твердых видов топлива, в отличие от природного газа, содержатся не только вода и углекислота, но и большое количество оксидов разнообразных химических элементов, в том числе и серы. Все эти оксиды при контакте с водой образуют кислотный коктейль, являющийся чрезвычайно агрессивным по отношению к любым материалам. Поэтому в случае с ТТ-котлом особенно важно предотвратить образование конденсата на теплообменнике.

Все, сказанное в п. 1, не относится к особой разновидности ТТ-теплогенераторов - пеллетным котлам, которые потребляют твердое топливо в виде небольших гранул (называются пеллетами) . В отличие от дров, такое топливо не загружается в топку сразу, а подается постоянно и понемногу при помощи шнекового питателя. Таким образом, пеллетный котел обладает почти такой же малой тепловой инерционностью, как газовый.

Наиболее эффективным ТТ-котел становится только тогда, когда работает с максимальной производительностью.

Когда пользователь прикрывает воздушную заслонку с целью уменьшить мощность теплоотдачи, имеет место неполное сгорание топлива, которое приводит к следующим последствиям:

• снижается КПД котла (возрастает расход топлива);
• образуется большое количество сажи;
• увеличивается доля угарного газа в продуктах горения, что очень плохо с точки зрения экологии.

Чтобы иметь возможность эксплуатировать ТТ-котел только на максимальной мощности, в его обвязку нужно включить теплоаккумулятор, о чем будет рассказано ниже.

Схемы обвязки

Теперь посмотрим, как учитываются все перечисленные особенности при устройстве обвязки.

Установка предохранительного клапана

Поскольку вероятность закипания рабочей среды весьма высока, вблизи котла на линии подачи обязательно должен устанавливаться предохранительный клапан.

Здесь же обычно устанавливают и манометр с воздухоотводчиком, тогда все три прибора называют группой безопасности. Между ними и котлом установка запорной или регулирующей арматуры не допускается.

Принципиальная схема обвязки твердотопливного котла

Если произойдет закипание теплоносителя и он превратится в пар, циркуляционный насос не сможет его перекачать.

Из-за этого циркуляция остановится и и будет иметь место еще больший перегрев среды. Чтобы этого не случилось, насос обязательно нужно устанавливать на «обратке», даже если он изготовлен из термостойких материалов.

Схема разводки труб

Чтобы на теплообменнике не образовывался конденсат, необходимо предотвратить поступление в него теплоносителя с температурой ниже +50 градусов. Подобное может произойти в нескольких случаях:

1. При запуске системы отопления после длительного простоя.
2. При снижении мощности котла - система как бы переходит в низкотемпературный режим эксплуатации.
3. При отключении на некоторое время циркуляционного насоса, например, из-за сбоев в электроснабжении: за время простоя насоса теплоноситель в контуре успевает остыть и после возобновления его работы холодная среда начинает поступать в теплообменник.

Чугунные теплообменники менее подвержены воздействию кислотного конденсата, но для них внезапное поступление холодного теплоносителя является еще более опасным: чугун относится к хрупким материалам, поэтому от резкого перепада температур он может лопнуть.

Одна из схем разводки для двухэтажного дома

Избежать попадания слишком холодного теплоносителя в котел можно только одним способом - экстренно подмешать в него горячий теплоноситель из «подачи». С этой целью делают следующее:

• между «подачей» и «обраткой» врезают перемычку;
• по месту врезки перемычки устанавливают 3-ходовой клапан с термоголовкой, срабатывающей по сигналу термодатчика;
• термодатчик закрепляют на «обратке».

Участок трубопровода, на котором устанавливается накладной термодатчик, лучше делать из стальной трубы - полипропиленовая хуже проводит тепло, поэтому показания от прибора будут запаздывать.

Во время растопки котла клапан полностью отрезает контур отопления, так что теплоноситель движется по малому кругу через перемычку, быстро прогреваясь. Как только термодатчик зафиксирует в «обратке» температуру выше 50-ти градусов, клапан приоткроется и небольшое количество холодного теплоносителя из отопительного контура начнет поступать в котел. Когда весь контур прогреется, клапан полностью перекроет перемычку.

Когда же из-за простоя насоса или снижения производительности котла температура в «обратке» упадет, 3-ходовой клапан пропустит в нее немного горячего теплоносителя из «подачи».

Подключение твердотопливного котла

Данная схема обвязки обойдется несколько дешевле, если установить 3-ходовой клапан со встроенным термостатом, отрегулированным на температуру около 55-ти градусов. При этом отпадет необходимость приобретать термоголовку и температурный датчик.

Правда, нужно учитывать, что в этом варианте у пользователя нет возможности настраивать термостат на какую-либо иную температуру - все установки являются фиксированными. Точность срабатывания - в пределах 1 – 2 градусов, чего обычно бывает вполне достаточно. Подобные клапаны можно найти в каталоге любого известного производителя, например, Regulus, Danfos, Herz Armaturen.

Важнейшую роль в организации отопительной системы играет . Подробно о том, что это такое и какие схемы обвязки существуют, вы узнаете на нашем сайте.

Принцип работы и устройство котлов длительного горения на дровах описаны .

С отзывами пользователей о котлах длительного горения на дровах вы можете ознакомиться .

Количество контуров

Выше было сказано, что ТТ-котел желательно эксплуатировать только с максимальной производительностью - тогда топливо сгорает с наибольшей эффективностью и с наименьшим количеством вредных выбросов.

Качество горения твердого топлива легко определить по цвету пламени: желтый цвет свидетельствует об оптимальном режиме, красный - говорит о недостатке кислорода (неполное сгорание топлива), белый - об избытке кислорода (тяга слишком сильная и значительная часть произведенного тепла выбрасывается в дымоход).

Но ведь максимальная производительность требуется только в самый холодный период года, в остальное время тепла нужно гораздо меньше.

Следовательно, нужно установить теплоаккумулятор (ТА), который вберет в себя избыток теплоты, а затем будет постепенно отдавать его отопительному контуру.

ТА представляет собой емкость, обложенную теплоизолирующим материалом.

У нее имеются два патрубка с одной стороны - для подключения котла - и два с другой - для подключения радиаторной системы отопления. Таким образом, мы получим два контура: малый (котел - ТА) и большой (ТА - система отопления).

Циркулируя через котел, работающий с максимальной производительностью, теплоноситель в ТА постепенно нагреется до температуры свыше 90 градусов. В большом же контуре следует установить еще один циркуляционный насос и устроить смесительный узел с 3-ходовым клапаном - по описанной выше схеме. По мере остывания теплоносителя в системе отопления в нее через клапан будет добавляться некоторое количество горячей среды из ТА.

Следует только учесть, что производительности котла должно хватить и на обслуживание системы отопления, и одновременно на «зарядку» ТА, поэтому следует приобрести агрегат вдвое более мощный, чем требуется по расчету.

Естественная и принудительная циркуляция теплоносителя

Если пользователь желает, чтобы рабочая среда могла двигаться по трубам без участия циркуляционного насоса, то есть естественным образом - за счет конвекции, в обвязке котла нужно устроить так называемый разгонный коллектор.

Это вертикальный участок, которым начинается линия подачи - обычно он выводится под самый потолок. В разгонном коллекторе нагретый теплоноситель устремляется вверх, так что эта часть контура играет роль двигателя или того же насоса.

Твердотопливный котел в системе отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Дополнительные контуры

Устройство дополнительных контуров - это еще один способ предотвратить перегрев теплоносителя. Вот какими они бывают:

Гравитационный контур

Устраивается на случай внезапного отключения циркуляционного насоса. Это небольшой контур, построенный по правилам естественной (гравитационной) циркуляции: большой диаметр труб, большие уклоны, наличие разгонного коллектора. Обычно к нему подключают бойлер косвенного нагрева.

Пока работает насос, создаваемое им давление запирает обратный клапан, установленный в гравитационном контуре, вследствие чего последний является отрезанным от системы. Когда же насос отключится, среда будет циркулировать самотеком через гравитационный контур.

Пеллеты являются вторсырьем, поэтому для тех, кто заботится об экологии, пеллетный котел придется по вкусу. Прежде чем приобрести оборудование, необходимо почитать

Частный дом – это, конечно, хлопотно, но никто не будет спорить о том, что главное преимущество – это независимость. И дело здесь не только в обособленности от всех, но и в том, что практически все системы будут только вашими. Это же касается и отопительной системы. Очень легко понять тех, кто переходит на автономное отопление. Если приборы будут подобраны грамотно и продуманно, а схема котла отопления будет создана по всем правилам, то такая система обязательно будет эффективной.

Контроль над расходом топлива, которое рассчитывается по погодным условиям, будет обеспечивать снижение затрат на отопление. И на практике применяется несколько проверенных схем отопления, которые отличаются друг от друга типом циркуляции теплоносителя, способом разводки магистральных труб. Большинство зданий применяет установку однотрубной, двухтрубной, лучевой, ленинградской отопительной системы. каждая их этих схем обладает собственными достоинствами и недостатками. И перед тем, как обустроить ту или иную систему, следует изучить их все.

Циркуляция воды

Как работает котел отопления и все остальные элемент системы? Движение жидкости по замкнутым контурам может осуществляться естественно или принудительно. Вода, которая нагрета отопительным котлом, идет в батареи. Эта часть контура – это прямой ход или прямой ток. Когда теплоноситель попадает в батареи, он остывает и потом идет обратно в отопительный котел для нагревания. Это – обратный ход или обратный ток. Для того чтобы ускорить циркуляцию теплоносителя, используются специальные приборы – циркуляционные насосы, которые врезаются в трубопровод на обратном токе.

Стоит заметить, что в настоящее время можно встретить такие модели котлов, конструкция которых предусматривает наличие такого насоса.

Рассмотрим такую схему котла отопления, которая предусматривает естественную циркуляцию теплоносителя – так, вода идет самотеком. Это можно осуществить за счет того, что происходит физический эффект, который проявляется при изменении плотности воды. Ведь у горячей воды – меньшая плотность. Жидкость, которая идет обратно, имеет уже большую плотность, поэтому легко вытесняет ту воду, которая уже нагрелась. Горячая вода идет вверх по стояку, дальше распределяется по горизонтальным трубам, которые проведены под уклоном на 3-5 градусов. Именно благодаря наклону жидкость движется самотеком.

Схема подключения котла отопления с естественной циркуляцией – это самая простая схема, именно поэтому ее легко устроить на практике. Кроме того, в таком случае не нужны будут другие коммуникации. Но данный вариант подойдет только для тех домов, которые относятся к частному сектору и имеют небольшую площадь. Также среди недостатков – необходимость ставить трубы большего диаметра, низкое давление.

Теперь рассмотрим принудительную циркуляцию. Для этого в системе отопления в обязательном порядке должен быть в наличии насос циркуляции. Именно он будет обеспечивать ускоренный ток нагретого теплоносителя к батареям, остывшей воды – к нагревательному устройству.

Такие схемы котлов отопления подразумевают, что движение воды будет возможным из-за разности давлений, которые возникают между прямым и обратным ходом теплоносителя.

При установке такой системы не нужно соблюдать необходимый для первого варианта наклон. Это и есть преимущество. Но вот недостаток – это то, что такая система является энергозависимой. И на случай отключения электричества нужно обеспечить наличие генератора, который и будет поставлять электроэнергию для насоса.

Отметим, что такие чертежи котлов отопления могут быть использованы в домах с любой площадью. При этом важно выбрать циркуляционный насос с подходящей мощностью и обеспечить бесперебойное электрическое питание.

Разводка

Схема разводки отопления от котла может быть одно- и двухтрубной. Однотрубная разводка подразумевает, что нагретый носитель тепла идет по всем радиаторам, отдавая приборам часть своей теплоэнергии. Как правило, такую схему выбирают тогда, когда бюджет несколько ограничен. Для того чтобы организовать такую схему, вам будет нужно лишь минимум труб, сопутствующих материалов. Но следует обозначить и недостатки, которые характерны для такой системы, как однотрубное устройство котла отопления:

• Нет возможности осуществлять раздельное регулирование уровня теплоотдачи для каждой отдельной батареи;
• Понижается количество тепла, которое батареи отдают по мере их удаления от котла отопления.

Усовершенствованные чертежи самодельных котлов отопления однотрубных – это ленинградские системы отопления. Такие системы были созданы для того чтобы решить проблему независимой регулировки теплоотдачи каждого радиатора. В однотрубной схеме вода будет идти через все поставленные батареи последовательным образом. Монтаж запорных кранов на каждый радиатор и установка байпаса позволят обеспечить циркулирование теплоносителя при отсекании какого-нибудь прибора отопления.

Далее рассмотрим двухтрубные схемы подключения котлов отопления. Основное отличие – это подключение каждого радиатора к магистрали прямого и обратного тока. Конечно, расход труб будет больше. Но зато так вы сможете регулировать уровень теплоотдачи каждого радиатора.

Твердотопливные котлы не теряют своей актуальности и популярности. Даже при условии наличия магистрального газа и электричества часто твердое топливо оказывается эффективнее или экономически выгоднее для отопления дома. Для его использования полезно ознакомиться, как выполняется обвязка твердотопливного котла отопления, схема, которая будет лучше работать в доме.

Способы подключения котла к контуру отопления

Состав оборудования и обвязка котла напрямую зависит от выбранного типа контура отопления, способа циркуляции теплоносителя и степени автоматизации процесса, такой как тонкая настройка климата или же простая регулировка нагрева теплоносителя.

Задача всего комплекса обвязки:

• Обеспечить равномерное распределение тепла по контуру отопления.
• Обезопасить людей и оборудования от любых внештатных и аварийных ситуаций, минимизация последствий в результате поломки.
• Снижение влияния периодичности в работе твердотопливного котла, так как основная мощность выдается только после розжига очередной закладки топлива, тогда как с его прогоранием теплоотдача снижается.

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).

Состав обязательной обвязки

Группа безопасности

Подразумевается стандартный набор оборудования включающий в себя:

• подрывной защитный клапан;
• автоматический воздухоотводчик;
• манометр.

Желательно группу безопасности приобретать в готовом виде, подобрав элементы в строгом соответствии с проектом отопления и характеристиками твердотопливного котла. В указанной компоновке группа безопасности востребована в первую очередь в закрытых системах отопления, где поддерживается стабильно повышенное давление теплоносителя. О том, как выбрать группу безопасности, рассказано .

Устанавливается группа в обвязку только с соблюдением четырех основных правил:

• непосредственно возле котла на горячем выходе;
• участок трубы от котла к группе должен выполняться с одинаковым сечением трубы, без заужения и желательно без использования колен и поворотов;
• между котлом и группой безопасности недопустимо устанавливать запорную арматуру;
• группа и конкретно воздухоотводчик монтируется в самой верхней точке контура.

Для естественной циркуляции с закрытым контуром расстояние от котла до группы безопасности может составлять несколько метров, от чего эффективность подрывного клапана сильно падает.

Расширительный бак

Чтобы компенсировать тепловое расширение теплоносителя в обвязке контура отопления, используется расширительный бак:

• негерметичный для систем открытого типа;
• мембранный – для герметичных закрытых систем отопления.

В первом случае это может быть емкость объемом не менее 10% от общего объема теплоносителя в контуре. Устанавливается в самой верхней точке контура. Высота установки также определяет рабочее давление системы. Выполняет функции группы безопасности. Бак не изолирован от окружающей среды и за счет установки в самой верхней точке обеспечивает эффективный вывод воздуха циркулирующего в трубах. При чрезмерном расширении теплоносителя излишек воды поступает в бак или же сбрасывается в канализацию при превышении допустимого объема.

Расширительный бак мембранного типа рассчитан для закрытых систем отопления, в которых искусственно задается рабочее давление на уровне 1,5-2,5 атмосферы. Внутри бака пространство разделено эластичной резиновой мембраной на две камеры: в одну поступает теплоноситель, во вторую закачивается под давлением воздух.

Устанавливается расширительный бак на горячем выходе котла после группы безопасности или же на холодном нижнем подключении после обвязки .

1 — твердотопливый котел, 2- группа безопасности, 3 — термостатический регулятор, 4 — трехходовой клапан, 5 — циркуляционный насос, 6 — расширительный бак мембранного типа, 7 — фильтр грубой очистки, 8 — радиаторы, 9 — теплоаккумулятор

Байпас и подбор труб разводки

Байпасом называется участок трубы, подключенный параллельно любому узлу в контуре отопления. Он нужен для снижения общего гидросопротивления контура и для возможности контролировать и регулировать объем теплоносителя, поступающего в отдельный узел, радиатор, аккумулирующую емкость, расширительный бак и т.п.

С твердотопливным котлом байпасы необходимо устанавливаться на каждом радиаторе и аккумулирующей емкости без исключения так, чтобы образовался контур, в котором теплоноситель по умолчанию может циркулировать без каких-либо препятствий и проблем и вне зависимости от пропускной способности каждого отдельного элемента.

Кроме этого байпас желательно поставить и на самом котле. Фактически это формирует малый контур циркуляции, в котором котел завязан сам на себе.

Однако делать это можно, только если обвязку твердотопливного агрегата входит защита от перегрева, блок автоматики, который не допустит закипания воды.

Наличие малого контура в системе с принудительной циркуляцией позволяет, не меняя нагрузку на насос и не прибегая к тонкой настройке работы котла, управлять обогревом дома. С помощью трехходового клапана с термостатической головкой есть возможность в узком диапазоне задать целевую температуру в контуре отопления и горячая вода от котла будет поступать только при необходимости для восполнения затраченной энергии.

Основные требования к трубам для отопления твердотопливными котлами:

• Участок непосредственно от котла по горячему и холодному выводу на расстояние до 1,5 метров делается исключительно из металла, а после по необходимости монтируется переход на металлопластик.
• К основным узлам обвязки (группа безопасности, циркуляционный насос, расширительный бак) монтируется трубами максимально допустимого сечения для снижения гидравлического сопротивления.
• Трубы разводки обязательно должны соответствовать температурному режиму котла и системы отопления с запасом до 20%.

Аккумулирующая емкость

Байпас и малый контур с трехходовым клапаном позволяют полностью решить проблему с настройкой отопления со стороны радиаторов. Однако это не решает проблему с котлом, который вынужден работать с перерывами или часто отключаться по решению автоматики, после чего его придется растапливать вновь.

Аккумулирующая емкость в обвязке твердотопливного отопления представляет собой утепленный бак большого объема, наполненный теплоносителем. За счет высокой теплоемкости воды в аккумуляторе может накапливаться тепловая энергия в периоды максимальной теплоотдачи котла. Как только закладка топлива прогорает, и температура теплоносителя в основном контуре снижается, тепло начинает поступать именно из теплоаккумулятора, сглаживая колебания температуры. Устанавливается теплоаккумулятор параллельно основному контуру.

По конструкции различают:

• проходные теплоаккумуляторы, в которых накапливается непосредственно теплоноситель, повышая общий объем воды в системе;
• аккумуляторы с теплообменниками в виде вмонтированных змеевиков или трубных регистров.