Ловушка для тепла от котла

А не забываем ли мы делать тепловые ловушки?

Использование тепловых ловушек с помощью подходящих трубопроводов для остановки естественной циркуляции – это ранее хорошо известное знание, но, похоже, оно было забыто во многих современных установках. Это часто подтверждается, когда мы следим за различными установками в полевых условиях. Естественная циркуляция приводит к дополнительным потерям тепла, а также к тому, что компоненты длительное время подвергаются излишнему воздействию высоких температур, что может привести к сокращению срока службы продукта. Тепловая ловушка – это разумная вещь, и хотя ее установка занимает немного больше времени, в долгосрочной перспективе это экономит ваше время и деньги.

Силы теплового подъема возникают в жидкости с перепадами температур.

Распределение тепла в трубе, заполненной водой и подключенной к резервуару с горячей водой, будет совершенно разным в зависимости от того, направлена ли труба вверх или вниз. На левом рисунке вы можете ясно видеть, насколько мощным является распространение тепла вверх, когда теплопроводность и силы теплового подъема взаимодействуют. Вода должна отойти далеко от источника тепла, прежде чем температура начнет снижаться. На правом рисунке, где труба направлена вниз, теплопроводность все еще действует вдоль трубы, но силы теплового подъема действуют в противоположном направлении. В результате температура вдоль трубы быстро снижается. Это основы тепловых ловушек или теплового барьера.

Тепловые ловушки

Тепловые ловушки путем изгиба горячих труб вниз

Поняв, как горячая вода стремится подниматься и не хочет опускаться, вы можете предотвратить распределение тепла по горячей трубе, создав тепловой барьер. Согнув горячую трубу вниз не менее чем на 20 см, вы остановите самоциркуляцию. Обратите внимание, что до изгиба теплового барьера температура не снижается значительно. Только в вертикальной части трубы температура начинает падать. После тепловой ловушки естественная циркуляция прекращается, и температура распространяется здесь только за счет теплопроводности воды и медных труб.

Тепловой барьер путем установки обратных клапанов

В установках, где изгиб труб невозможен, вы также можете использовать обратные клапаны, чтобы замедлить естественную циркуляцию, вызванную тепловыми силами. Это приведет к некоторому увеличению сопротивления потоку в контуре.

Примеры применения, где должны использоваться тепловые ловушки:

Термостатический смесительный клапан для горячей воды сверху котла или резервуара

Мы часто видим, что термостатический смесительный клапан для горячей воды был установлен очень близко в верхней части котла или бака. В этом положении смесительный клапан подвергается воздействию высоких температур. Это не проблема, когда вода проходит через систему, и клапан может остыть до заданной температуры. Тем не менее, когда нет расхода воды, холодная вода не доступна для охлаждения, и впоследствии клапан подвергается воздействию высокой температуры в течение длительных периодов времени. Как следствие, восковой элемент, который служит двигателем клапана, будет долгое время подвергаться ненужным жестким условиям, в результате чего клапан будет стареть быстрее, чем это необходимо. Хорошее решение состоит в том, чтобы остановить самоциркуляцию с помощью простой тепловой ловушки. Это позволяет клапану остывать большую часть дня, когда вода не подается. Расстояние между тепловой ловушкой и клапаном должно быть достаточно большим, чтобы температура в трубе становилась ниже заданной температуры клапанов в тех случаях, когда вода не подается. Рекомендуемое расстояние от изгиба вниз и до клапана не менее 50 см.

Загрузка котлом накопительного резервуара.

Трубопровод между котлом и накопительным баком должен иметь тепловую ловушку, чтобы горячая вода из аккумуляторного бака не циркулировала обратно, когда огонь угас и котел остыл. Хороший способ создать тепловую ловушку – медленно поднимать трубы от котла к накопительному резервуару с более высоким расположением. Мы рекомендуем устанавливать воздухоотводчик в самой высокой точке. Это особенно важно в случае ловушки тепла, когда источник тепла находится на более высоком уровне, чем накопительный бак, что часто имеет место в печах с водяной рубашкой.

Установки с блоком нагрузки между котлом и аккумуляторным баком. Оба примера с тепловой ловушкой.

Важно использовать ловушку тепла, когда источник тепла находится на более высоком уровне, чем накопительный бак.

Советы и размышления о том, как отопить частный дом

С наступлением зимних месяцев резко увеличивается расход теплоносителей. Чем ниже температура за окном, тем сложнее обогреть помещение. А ведь в последние годы стали расти цены на основные теплоносители. И прогноз на будущее неутешительный. Зимы не станут короче, газ не станет дешевле. После затяжной зимы этого года многим пришлось задуматься, как отопить частный дом, чтобы не пострадал бюджет семьи.

В прошлом каждый старался подключить дом к газу и использовать его для обогрева. Такая возможность существует не всегда. Некоторые владельцы домов подсчитали, что сейчас выгодней менять систему отопления. Существуют и другие способы уменьшить траты на отопление. Расскажем обо всем по порядку.

Утеплить стены строения

До того как обсудить варианты отопления частной постройки, нужно заметить, что много тепла расходуется впустую. Вы сжигаете газ, расходуете электричество, греете воду. А тепло улетучивается через стены и крышу. Не верите? Пройдитесь зимой по улице частного сектора. На крышах многих домов снег растаял? Почему?

Нагретый воздух становится легче и стремится вверх. Если потолок и крыша не утеплены, тепло проникает наружу, топит снег на крыше, обогревает воздух вокруг строения. Тепло в доме не задерживается и вам приходится постоянно включать газовую горелку. А стены фундамента проводят холод и влагу. В помещении постоянно сыро и холодно.

Ученые посчитали, что половина домашнего тепла уходит вовне через конструкции строения. Утеплить здание на все 100 процентов не удастся. Ведь дом должен дышать. Однако утеплительные работы вполне могут уменьшить потери тепла наполовину.

Существует много вариантов утепления. Например, можно закачать жидкий пеноизол, просверлив отверстия между рядами кирпичной кладки. Можно утеплить внешние стены пенопластом или минеральной ватой. На потолочное перекрытие можно насыпать слой керамзита.

Выбор материалов для утепления также постоянно увеличивается. Пенопласт и минеральная вата стоят дешево. Но можно использовать другие материалы, например, стекловату или пенополиуретан. В некоторых случая в качестве утеплителя применяют солому, сено, опилки.

Несколько советов, как сохранить тепло

Если в доме установлены отопительные батареи, поклейте стены за радиатором отражающей фольгой. Тепло не будет греть стену, а отразится от фольги и будет нагревать помещение.

Если вы используете для отопления газ, обязательно установите газовый счетчик. Вы сможете контролировать расход газа.

Отапливаем дом дровами

Многие ищут альтернативу газовому отоплению. Но можно ли дровами отопить современный дом. Речь, конечно, не идет о традиционной русской печи, на которой готовили наши бабушки. Сейчас появились чугунные и стальные печи, которые можно топить углем или дровами. Внешне они напоминают известную буржуйку, но обладают рядом преимуществ. Сразу заметим, что чугунная конструкция более надежна.

Продавцы дровяных печек утверждают, что они могут отопить дом полностью, что такое отопление будет дешевле, чем газовое. Можно ли в это верить? Чтобы такая печь работала на полную мощность, нужна особая древесина. Потребуются идеально сухие поленья. Также лучше приобретать только твердые породы дерева. Поленья сосны или клена не сгодятся. Вам придется покупать древесину дуба или бука. Другие дрова также сгорят в этой печке, но тепла от их сгорания будет значительно меньше.

Минусы

Теперь проанализируем недостатки такого отопления. Печь придется установить в одной комнате, которая и будет нагреваться максимально. В остальные помещения тепло будет поступать меньше. При отоплении газом вы распределите тело равномерно во всех комнатах.

Включив двухконтурный электрический котел, можно не только прогреть дом. У вас будет горячая вода в ванной и на кухне. А деревянное отопление к душевой кабине не подключишь.

Дрова придется запасать и хранить в отдельном помещении. Чтобы в доме сохранялась приятная температура, придется несколько раз в день подбрасывать дрова. Золу также нужно выгребать и выносить на улицу.

Теперь о дыме и продуктах горения. Для них нужно предусмотреть вентиляцию. Иначе возникнет угроза здоровью или даже жизни. Нельзя будет печь оставлять без присмотра, иначе может возникнуть возгорание, если искра упадет на пол или от раскаленной поверхности загорится одежда.

Можно приобрести котел, который работает на спрессованных опилках. Эта печка стоит дорого, но обладает рядом преимуществ:

• топливо можно подбрасывать раз в 3 дня;
• золы образуется мало, ее можно убирать через неделю или две;
• теплоотдача у этой конструкции на уровне дровяной печки;
• цилиндры из опилок очень легкие и занимают мало места.

Обогреватель на основе свечи

Иногда возникает потребность отопить только одну комнату или рабочее место. Можно порекомендовать приобрести тепловое устройство Дойла Досса. Американец назвал свое изобретение «Ловушка для тепла». Источник тепла – горящая свеча. Оказывается, при горении свечи возникает много тепла, но оно рассеивается.

Нагревательный прибор позволяет улавливать нагретый воздух. Специальный керамический колпак расположен над пламенем. Его задача – собрать и аккумулировать теплый воздух. Тепло нагревает керамический колпак, а тот нагревает комнату.

Так выглядит обогреватель Доса.

Наверняка не стоит рассчитывать, что такой обогреватель решит проблему отопления. Как показал опыт, керамический радиатор способен прогреть небольшую комнату не раньше, чем за 10 часов. Если дом подключен к электричеству, лучше использовать масляный радиатор.

Если нужно отопить отдельное помещение или небольшой участок комнаты, лучше купить инфракрасный обогреватель. Он начинает работать сразу и не потребляет много электроэнергии.

Раньше многие побаивались, что этот вид излучения может плохо сказаться на здоровье. Оказалось, что инфракрасные лучи имеют даже лечебный эффект. Этот вид излучения используют, чтобы предотвратить простудные заболевания.

Опыт европейских стран

Если вы еще не решили, как лучше отопить частный дом, поинтересуйтесь, как подходят к этой проблеме в европейских государствах. Во многих их этих стран цены на теплоносители очень высокие. Поэтому там уже давно ищут методы, как уменьшить расход газа и электроэнергии при обогреве помещений.

В Финляндии начали строить «пассивные» дома. Этот вид построек позволяет потреблять минимальное количество энергии из внешних источников. Немного позже такие постройки стали появляться и в Германии. Энергонезависимые строения позволяют сократить расходы на обогрев.

Пример европейского энергонезависимого дома.

Если строение находится на юге, где много солнечных дней, электроэнергию получают благодаря солнечным батареям. В северных странах солнце не может обеспечить достаточное количество энергии. Строят ветряки. Часто используют и тепло земли. Ведь на определенной глубине даже в зимние месяцы много тепла.

В земле устраивают систему теплообменников. Используются грунтовые воздушные и тепловые насосы. В зимние месяцы вода греется за счет тепла земли. Нужно сказать, что такая система требует больших затрат на установку и окупается через несколько десятков лет. Если уж вы решитесь на подобный эксперимент, тогда следует обязательно утеплить все конструкции дома, начиная со стен фундамента и заканчивая потолком и крышей здания.

Теплообменник на трубу дымохода

Печи на твердом или жидком топливе дают большое количество тепла, однако немало его уходит беспрепятственно в трубу. Не потерять полезную энергию и перестать отапливать улицу поможет теплообменник на трубу дымохода. Простое и компактное устройство способно повысить теплоотдачу фактически на треть, не снижая характеристик самой печи, однако следует учесть целый ряд факторов, таких как поддержание нормальной тяги и возможность чистки дымохода, чтобы не попасть впросак с теплообменником.

Принцип работы

При горении жидкого топлива или угля, особенно в самодельных печах, на входе в дымоход температура газов достигает 600°С и даже выше. Для поддержания активной тяги такие температуры не нужны, они только ухудшают ситуацию. Ничто не мешает забрать часть тепла без ущерба для функционирования печи и отдать воздуху в помещении или воде в системе отопления или ГВС. Так если снизить температуру газов с 600°С до 400°С, то в зависимости от качества теплообменника и объема протекающих газов мощность нагрева может достигать нескольких киловатт.

Задача заключается в том, чтобы обеспечить активный теплообмен между перегретыми газами, вырывающимися из стопки, и целевой средой: водой или воздухом. Ключевой является площадь контакта. Располагать, например, воздуховоды или змеевик водяной трубы внутри дымохода не лучшая идея, даже с учетом всех остальных особенностей любые объекты в канале будут способствовать лишь образованию сажи и конденсата, что быстро выведет из строя дымоход и соответственно превратит работу печи в опасное для окружающих мероприятие.

Есть три оптимальных варианта для теплосъема с дымохода:

• Змеевик вокруг дымохода.
• Водяная рубашка. Поверх трубы дымохода одевается цилиндр большего диаметра и заполняется теплоносителем. Разбивка канала дымохода на группу каналов меньшего диаметра позволяет повысить площадь контакта.
• Тормоз для дымохода. Канал дымохода формируется в виде змеевика, лабиринта, по которому движение газов замедляется, что увеличивает теплоотдачу.

Первые два варианта подойдут для формирования водяного контура и использования тепла в системе отопления или ГВС. Третья конструкция больше подходит для локального обогрева воздуха.

У всех типов теплообменников есть особенности, которые не стоит игнорировать. Если нагреваемой средой является вода, то возникает проблема с чрезмерным теплообменом. Когда дымоход уже горяч, и печь активно топится, подача в теплообменник холодной воды вызывает резкое понижение температуры стенок дымохода. Это неизбежно приводит к конденсации влаги из отработанных газов на стенках дымохода, и, как следствие, происходит быстрое заполнение канала гарью и золой. Чтобы справиться с этим, необходимо снизить скорость теплообмена и разницу температур.

Воздушный теплообменник

Наряду с высокой производительностью получить долговечность очень сложно. С одной стороны увеличение площади контакта теплообменника и дымохода увеличивают выход тепла, с другой стороны чрезмерный забор тепла грозит большими проблемами вплоть до полного выхода дымохода из строя.

Оптимальные характеристики теплообменника для дымохода:

1. Водяной контур должен снабжаться отдельным теплоаккумулирующим баком, исключая подачу холодной воды непосредственно на теплообменник.
2. Конструкция теплообменника должна быть легкосъемной, для чистки и обслуживания.
3. Мощность теплообменника подбирается исходя из реальных показателей печи и дымохода так, чтобы температуры газов выше теплообменника было достаточно для поддержания тяги.

В качестве материалов для теплообменника лучше выбирать нержавеющую сталь, способную выдержать резкие перепады температур. Внутренняя поверхность теплообменника, контактирующая с дымом по возможности должна быть идеально гладкой, чтобы конденсат даже при появлении срывался в конденсатосборник, не создавая лишних проблем.

Самодельные теплообменники для дымохода часто собираются без учета этих требований и без предварительного расчета, от чего возникает масса проблем, как с нагревом воды, так и состоянием дымохода.

С воздушными теплообменниками все обстоит проще. Если не подавать большой объем холодного воздуха с улицы, а использовать его для подогрева внутреннего объема в помещении, то перепада температур не будет достаточно для активной конденсации.

Для отопления

Для организации водяного отопления в доме теплообменник для дымохода будет отличным решением, но только при наличии теплоаккумулирующего бака. Для обогрева дома нет нужды постоянно нагревать холодную воду, теплоноситель в системе теряет после прохода контура 20-25°С и только. Соответственно снижается риск образования конденсата на поверхности дымохода.

Самый простой вариант теплообменника – змеевик из медной трубки, закрученный по спирали вокруг дымохода. Длина трубки не должна быть слишком длинной, учитывая даже маршрут до котла и обратно, и зависит от ее диаметра. Если взять, например размер ¼ дюйма, то желательно ограничиться протяженностью в 3,5-4 метра. Так можно будет обеспечить нормальный теплообмен с естественной циркуляцией воды в контуре «теплообменник — накопительный бак».

Если нет возможности установить котел близко к печи, то лучше использовать циркуляционный насос и принудительно прокачивать воду через теплообменник, тогда длина трубки уже не имеет особого значения. Использовать пайку или каким-либо образом улучшать контакт змеевика и дымохода не нужно. Слишком хороший теплоперенос больше сыграет в минус.

Большую теплоотдачу позволяет получить водяная рубашка, конструкция в которой поверх секции дымохода оборудуется внешний цилиндр, и вода заливается между ними. Секцию дымохода можно заменить на сборку труб меньшего диаметра, например 5-6 штук, так, чтобы их суммарное сечение равнялось каналу дымохода или немногим превышало его.

Основная сложность заключается в определении мощности теплоотдачи. Фактическое значение получается только на практике, и такой вариант мало кого устроит. Приблизительно можно подсчитать исходя из температуры горячих газов на выходе печи и по прохождению теплообменника. Удельная теплоемкость уходящих горячих газов составляет приблизительно 1,042 кДж/кг*К, чуть выше, чем насыщенный водяными парами воздух. В зависимости от перепада температур на входе и выходе теплообменника, площади контакта подсчитывается мощность.

Удельная теплоемкость воды 4,183 кДж/кг*К. Допустим перепад температур 150 градусов, тогда с каждого килограмма выходящего дыма можно нагреть килограмм или литр воды на 38°С. Далее вступает в расчет объем проходящих газов и КПД теплообменника, который, по факту, не превышает 60%.

На практике небольшой дом или соседнее помещение проще обогреть с помощью воздушного теплообменника для дымохода. В нем применяется тот же принцип, что и в водяной рубашке, только в пространство между группой труб пускают газ от печки, а саму конструкцию ориентируют перпендикулярно дымоходу. Получается, что дым обтечет трубки теплообменника и нагревает воздух в них, дальше путем принудительного вентилирования он подается по воздуховоду в другие комнаты дома.

Для банной печи

В бане использовать тепло от дымохода актуально только для ГВС или приспосабливать отопление воздушное. Воздушный теплообменник будет актуален в первую очередь для прогрева предбанника и раздевалки и других банных помещений, кроме парилки, где и так достаточно тепла от самой каменки.

Контур ГВС актуален для отдельно стоящего здания бани. Достаточно установить небольшую по объему емкость под потолком в соседней к парилке комнате и с помощью теплообменника нагревать воду в нем.

Монтировать контур отопления на основе теплообменника для дымохода, по меньшей мере, не актуально. Он по определению слишком завышен для обеспечения естественной циркуляции, а установка циркуляционного насоса и соответственно захолаживание стенок дымохода скажутся на тяге. Все упирается в повышенную теплоемкость любого, даже самого примитивного контура водяного отопления.

Недостатки

Основная сложность с теплообменниками для дымохода состоит в отсутствии адекватного регулирования мощности, нет хорошо отработанных способов прекратить нагрев теплоносителя или воды ГВС во время работы печки. Если просто перекрыть контур с водой, то остаток в теплообменнике может закипеть и разорвать дымоход и корпус устройства. Нужно полностью сливать жидкость.

Кое-как ограничивать мощность можно с помощью заслонок, но тогда пострадает тяга и отрегулированная работа самой печки. Обходной путь, фактически байпас, существенно усложняет конструкцию дымохода и делает его чрезмерно объемным.

Все сводится к простой идее. Не нужно мириться с потерей тепла, которое уходит в трубу. Но при установке теплообменника стоит учитывать, что он может играть лишь вторичные роли, как в отоплении, так и в горячем водоснабжении, существенно снижая нагрузку на основной источник тепла. При выборе актуальной модели необходимо тщательно подбирать мощность и режимы работы, чтобы не испортить условия эксплуатации самой печи.

Как защитить твердотопливный котел от перегрева и конденсата

Покупая и устанавливая твердотопливный котел, надо обязательно учесть особенности его эксплуатации, а именно – высокую вероятность перегрева в нештатных ситуациях, что может закончиться серьезной аварией и даже разрушением водяной рубашки агрегата (взрывом). Также немалый вред может нанести образование конденсата на стенках камеры сгорания, что случается при определенных режимах работы. Чтобы исключить подобные неприятности, должна быть предусмотрена защита твердотопливного котла от перегрева и конденсата, о чем и пойдет речь в нашей статье.

Как избавиться от конденсата в топке котла?

В котлах на твердом топливе может выпадать влага на внутренних стенках камеры сгорания. Это происходит, когда дрова уже разгорелись и вентилятор наддува (если он есть) работает в полную силу, а вода в системе отопления еще холодная.

От перепада температур и возникает конденсат, который, смешиваясь с продуктами горения, оседает на стенках камеры. Этот налет вызывает коррозию металла, вследствие чего срок службы котла значительно сокращается.

Примечание. Котлы с чугунным теплообменником не боятся коррозии, но, в свою очередь, чувствительны к резким перепадам температуры теплоносителя.

Решить данную проблему несложно, надо лишь включить в схему обвязки трехходовой термостатический клапан, настроенный на температуру теплоносителя 55—60 ºС, как показано на рисунке ниже. Действует защита твердотопливного котла от конденсата следующим образом: пока вода в котле не нагреется до заданной температуры, она циркулирует по малому контуру. После достаточного нагрева трехходовой клапан постепенно подмешивает воду из системы. Таким образом, перепада температур и конденсата в топке не возникает.

Внедрение в схему смесительного узла также защищает чугунный теплообменник от перепада температур теплоносителя, поскольку клапан не даст возможности попасть холодной воде внутрь теплогенератора.

Способы защиты котла от перегрева

Чрезмерный нагрев и закипание теплоносителя в агрегатах на твердом топливе может случиться в процессе эксплуатации по таким причинам:

• отключение электроэнергии;
• вышла из строя электроника или датчик температуры, тогда может не отключаться вентилятор поддува или не закрываться дверца зольника;
• воздушная заслонка, управляемая механическим термостатом с цепным приводом, закрылась не до конца.

Самый популярный метод защиты котла от перегрева при внезапных и частых отключениях электричества – это использование блоков бесперебойного питания либо электрических генераторов. Вообще, предусмотрительный хозяин, проживающий в местности с частыми отключениями электроэнергии, должен подумать об этом заблаговременно и принять все меры по обеспечению энергонезависимости своей системы отопления.

Совет. Чтобы система была энергонезависимой, надо ее рассчитать и сделать гравитационной с естественной циркуляцией теплоносителя. Отопительное оборудование нужно подобрать как можно проще, где отсутствует электронный блок управления и дутьевой вентилятор для котла.

Поскольку помимо аварийной ситуации с отключением электричества бывают и другие неисправности, приводящие к перегреву, то наличие независимых источников электроэнергии не панацея, нужны более универсальные решения. Вот они:

• установка двухходового защитного клапана;
• введение в схему обвязки байпаса для естественной циркуляции, отводящего тепло в буферную емкость или теплоаккумулятор.

Примечание. В некоторых моделях твердотопливных агрегатов внедрена защита от перегрева с помощью встроенного или выносного теплообменника. В случае аварии через него пропускается холодная вода из водопроводной сети. Такое решение можно использовать и тем, кто взялся изготовить котел на твердом топливе своими руками.

Использование клапана безопасности

Это не одно и то же, что предохранительный клапан. Последний просто сбрасывает давление в системе, но не охлаждает ее. Другое дело — клапан защиты от перегрева котла, что отбирает из системы горячую воду, а вместо нее подает холодную, из водопровода. Устройство – энергонезависимое, присоединяется к подающей и обратной магистрали, водопроводной сети и канализации.

При температуре теплоносителя свыше 105 ºС клапан открывается и благодаря давлению в водопроводе 2—5 Бар горячая вода вытесняется из рубашки теплогенератора и трубопроводов холодной, после чего уходит в канализацию. Как присоединяется клапан защиты твердотопливного котла, показано на схеме:

Недостаток этого способа защиты заключается в том, что она непригодна для систем, наполненных незамерзающей жидкостью. Кроме того, схема неприменима в условиях, когда отсутствует централизованное водоснабжение, ведь вместе с отключением электроэнергии прекратится и подача воды из скважины или бассейна.

Схема с аварийным байпасом

Практически не имеет недостатков представленная ниже схема защиты твердотопливного котла от перегрева:

При отключении электричества остановится циркуляционный насос, который во время работы поддавливает лепесток обратного клапана, чем препятствует движению воды через байпас. Но после остановки клапан откроется и теплоноситель продолжит циркуляцию естественным образом. Даже если в это время произойдет какая-то авария с твердотопливным котлом и нагрев воды не остановится, то тепло будет отводиться в буферную емкость, пока дрова в топке не прогорят.

Правда, здесь требуется выполнение нескольких условий:

• наличие теплоаккумулятора или буферной емкости достаточного объема;
• трубы котлового контура до емкости должны быть стальными, с увеличенными диаметрами и надлежащими для естественной циркуляции уклонами;
• обратный клапан – только лепесткового типа, монтируемый в горизонтальном положении.

Заключение

Схему и способ защиты лучше подбирать в соответствии с условиями эксплуатации. В одном случае будет достаточно электрического генератора, в другом не обойтись без байпаса и буферной емкости. Но использование последней считается предпочтительным, в некоторых странах западной Европы эксплуатация теплогенераторов на твердом топливе без буферной емкости вообще запрещена.

Схема подключения твердотопливного котла

Нередко бывает так, что в частном доме отсутствует возможность подсоединения к центральным коммуникациям, ввиду большой удаленности от последних. Такая проблема особенно актуальна для новых коттеджных поселков, которые активно заселяются, но коммуникации планируется подвести в перспективе ближайших пары лет. Если вы оказались в такой ситуации и хотите уже ближайшей зимой жить в собственном доме, оптимальный выход для вас — обустроить автономную систему отопления с собственной котельной.

В большинстве случаев владельцы коттеджей предпочитают твердотопливные модели котлов, работающие на дровах, угле, а также пеллетах. Твердое топливо привычно, эффективно справляется со своей задачей и недорого стоит.

В данной статье мы разберем преимущества и недостатки разных схем подключения котельного оборудования, функционирующего на твердом топливе, и расскажем, как правильно установить котел, чтобы система отопления здания функционировала бесперебойно, эффективно и безопасно.

Порядок установки твердотопливного котла в частном доме

Порядок установки традиционно включает в себя 3 этапа, в числе которых:

Подготовка помещения под котельную или возведение отдельной постройки. Этап подразумевает в себе отделку поверхностей негорючим материалом, обеспечение вентиляции, установку окна. Также необходимо провести электричество для организации освещения и подключения к электропитанию отопительного котла. Выполнение последней задачи желательно поручить специалистам, обладающим соответствующими квалификацией и опытом в проведении электромонтажных работ.

Монтаж котла на предварительно подготовленный фундамент. Оборудование должно располагаться строго вертикально, устойчиво, на жёстком основании. На полу следует сделать ровную цементную стяжку, толщина которой не должна быть менее пяти сантиметров. При этом предварительно создается подсыпка такой же толщины. Расширительный бак рекомендуется устанавливать не в помещении котельной, а в самой высокой точке дома. Оптимальное место — неотапливаемый чердак. В этом случае бак рекомендуется дополнительно тщательно утеплить во избежание промерзания теплоносителя в зимние месяцы.

Существует несколько вариантов обвязки, ниже мы расскажем о них подробно.

Обустройство котельной

Один из важнейших этапов, к которому следует отнестись максимально серьезно — обустройство котельной (топочной) — помещения, в котором предполагается установить котел. Котельную необходимо оборудовать в соответствии со всеми требованиями пожаробезопасности, в числе которых:

Твердотопливный котел необходимо монтировать в отдельном нежилом помещении, площадь которого должна составлять не менее 7м 2 . Учитывайте тот факт, что при использовании твердого топлива образуется некоторое количество пыли и дыма. Оптимальные места для размещения твердотопливного котла, если вы не хотите или не имеете возможности обустроить отдельную котельную — гараж или подвал. Наличие окна обязательно.

Также в целях обеспечения пожаробезопасности вокруг котла необходимо оставить как можно больше свободного пространства и не устанавливать его вплотную к стене.

Схемы обвязки котла

Владельцы частных домов, которые обустраивают систему отопления собственноручно, как правило, выбирают наиболее простую схему обвязки. Этот вариант предполагает присоединение котельного оборудования к отопительной системе с двух сторон — к подающему трубопроводу и к обратному — посредством пары труб.

Такая схема обвязки хороша тем, что является абсолютно автономной по отношению к электросети. Даже в случае перебоев с электроэнергией система будет функционировать исправно.

Главный и очень существенный недостаток — регулировка температуры теплоносителя на выходе из отопительного оборудования возможной не представляется, что может привести в итоге к таким неблагоприятным последствиям, как появление ржавчины на поверхности труб и котла.

Данный вариант подключения довольно популярен за счет того, что под силу даже неспециалисту. Вместе с тем существуют более сложные схемы обвязки, предполагающие возможность регулировки температуры теплоносителя, которая не должна опускаться ниже 60 °C, и, вместе с тем, закипание тоже крайне нежелательно. Соблюдение этого условия позволяет исключить следующие неблагоприятные явления:

• регулярно возникающая большая разница температур в теплообменнике, способствующая сокращению сроков службы оборудования и его безремонтной эксплуатации;
• образующийся конденсат на внутренней поверхности камеры сгорания.

Последнее особенно важно, поскольку конденсат — ничто иное как слабые растворы кислот низкой концентрации, способные разъесть стенки котла.

Базовая схема обвязки

Выбирая способ подключения к отопительной системе котла, работающего на твердом топливе, особое внимание следует уделить установке смесительного узла, а также группы безопасности. Последняя — первый элемент системы, встречающаяся на пути нагретого теплоносителя. В группу безопасности входят:

• манометр, осуществляющий контроль давления в системе;
• предохранительный клапан — сброс излишков теплоносителя и пара;
• воздухоотводчик, исключающий возникновение воздушных пробок;

Такое оборудование представлено в разделе «Сопутствующие товары» нашего интернет-магазина под названием «Группа безопасности». Его основное назначение — обеспечение безаварийного функционирования отопительной системы. Манометр, воздухоотводчик и клапан монтируются на едином коллекторе, выполненном из нержавеющей стали. Она позволяет снижать давление в системе в автоматическом режиме.

Установка смесительного узла

По окончании установки группы безопасности можно приступать к монтажу смесительного узла — обратной перемычки, состыковывающей подающий контур отопительной системы с обраткой. В процессе работы системы жидкость, минуя отопительные приборы, отдает тепло и вновь возвращается в котел для подогрева.

При корректной работе данной схемы, когда температура теплоносителя опустится ниже 60 °C, перемычка откроется автоматически, в обратный контур попадет небольшой объем горячей воды и температура вернется к нужному значению.

Твердотопливные котлы «Куппер» относятся к универсальному отопительному оборудованию, способному функционировать в системах открытого и закрытого типов, где предусмотрена принудительная или естественная циркуляция теплоносителя. Такой котел может выступать как в роли самостоятельного источника теплоэнергии, так и в качестве дополнительного — в составе имеющейся отопительной схемы, в тандеме с другим котлом, работающим на газе, электричестве или жидком топливе.

Дополнительное преимущество покупки котла «Куппер» в компании «Теплодар» — термометр для контроля температуры входит в комплект с отопительным оборудованием.

Подключение твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Если у котла отсутствует опция автоматической подачи топлива, за количеством последнего в топке придется следить самостоятельно и периодически загружать в пламя новую порцию. Чем активнее топится котел, тем интенсивнее работает отопительная система. Это не очень удобно, потому что для поддержания нужной температуры в помещении на вышеперечисленные манипуляции тратится немало времени.

Частично справиться с этим неудобством позволит буферный резервуар — своеобразный теплоаккумулятор, представляющий собой бак с водой, нагрев которого происходит от подающего контура отопительной системы. Список преимуществ его установки составляют:

• возможность снижения повышенной температуры теплоносителя на пике работы котла;
• отдача тепла охладившемуся теплоносителю при снижении температуры жидкости в системе.

Остывает такой теплоаккумулятор довольно долго. Выбирая буферный резервуар, исходите из того, что для дома площадью от 150 м 2 вам потребуется бак объемом не менее 1 м 3 .

Дополнительный смесительный узел

Дополнительный смесительный узел монтируется на участке между буферным резервуаром и отопительными радиаторами. Этот элемент системы соединяет обратный и подающий контуры и позволяет избежать сильного температурного перепада, когда теплоноситель на пике работы котла начинает чуть ли не закипать.

К слову, для твердотопливных котлов «Куппер» с автоматической пеллетной горелкой дополнительный смесительный узел не нужен и при их установке можно смело ограничиться самой примитивной схемой обвязки.

В модели «Куппер ОВК 10» автоматическая пеллетная горелка (АПГ) устанавливается на место зольной двери котла, а емкость, в которую загружаются пеллеты и встроенный пульт управления — на сам котел, что позволяет сэкономить место в помещении. Перед тем как запустить рабочий процесс, на пульте выставляют параметры работы отопительной системы. При помощи автоматического пульта можно управлять розжигом, процессом горения и сохранять сбалансированную температуру теплоносителя без участия дополнительных смесительных узлов, усложняющих монтаж. Еще одно преимущество этой модели — зола частично удаляется под действием встроенного вентилятора высокой мощности.

Такой котел подходит для установки в помещениях площадью до 100 м² и может использоваться в жилом доме, на даче, в гараже, других местах. Оборудование может быть легко включено в отопительные системы разных типов. Приятный бонус — наличие плиты с варочной поверхностью.

Схема подключения аварийного контура

Одна из очевидных и наиболее частых проблем, случающихся в отопительных системах с котлами на твердом топливе — перегрев теплоносителя. Крайне нежелательно допускать преобразование горячей воды в пар и своевременно охлаждать ее до нужных показателей.

Существует три простых и эффективных метода охлаждения теплоносителя:

1. В топке, помимо основного, монтируется дополнительный теплообменник. Первый будет работать на обогрев теплоносителя, второй — обеспечивать охлаждение жидкости. Входной патрубок стыкуется с водопроводом, а противоположный — с канализацией. Если необходимо срочно охладить теплоноситель, просто отверните вентиль на патрубке, и во второй теплообменник поступит холодная вода.
2. В процессе обустройства системы один теплообменник монтируется внутри другого, что обеспечивает быстрое снижение температуры рабочей жидкости в случае необходимости.
3. К патрубкам теплообменника подводится две трубы, первая стыкуется с водопроводом, а вторая — с канализацией. Следом монтируется клапан, обеспечивающий подачу холодной воды в систему. Излишек теплоносителя выводится в канализацию.

Все три метода являются одинаково действенными и позволяют достичь одинакового результата.

Дополнительные схемы подключения котла отопления на твёрдом топливе

Рекомендуем обратить внимание на такое важное обстоятельство, напрямую влияющее на выбор схемы обвязки твердотопливных котлов, как время от времени возникающие перебои в электросети.Это чревато резким закипанием теплоносителя со всеми вытекающими последствиями. Решить данную проблему можно установкой байпаса, который будет изолировать циркуляционный насос от отопительного контура.

Подробнее про байпасы читайте на нашем Дзен-канале.

Комбинированные котлы

В последнее время комбинированные котлы, обеспечивающие непрерывное нагревание теплоносителя независимо от внешних обстоятельств, завоевывают все большую популярность. Систему можно дополнить еще одним котлом, газовым или электрическим. Схему подключения электрического котла к твердотопливному проводят параллельным способом. В обвязку добавляется оборудование с врезкой в подающий и обратный контур. На стыке двух соединений необходимо устанавливать отсекающие вентили. В случае автоматизированной системы используют 3-хходовой клапан с термоголовкой.

В ассортименте нашего интернет-магазина представлены модели котлов, которые можно использовать в подобных схемах, например, «Куппер Практик 20». Это оборудование рассчитано на обогрев помещений площадью 130-200 м 2 и может работать как на угле, так и на дровах. Благодаря компактным размерам занимает немного места. Другой вариант, «Куппер Практик 8», предназначается ля небольших помещений от 40 до 80 м 2 . Благодаря наличию блока ТЭНа температура теплоносителя поддерживается в течение некоторого времени после того, как топливо прогорело.

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

При построении автономного отопления дома важно правильно продумать и выполнить обвязку газовых, твёрдотопливных и электрических котлов. Давайте рассмотрим возможные схемы и элементы обвязки, поговорим о классических, аварийных и специфических контурах, а также об основном оборудовании этих схем.

Основные принципы выполнения обвязки котла любой конструкции — это безопасность и эффективность, а также максимальный ресурс всех элементов отопительной системы. Рассмотрим различные варианты организации отопления, чтобы при индивидуальном строительстве принять взвешенное и наиболее подходящее для конкретного случая решение.

Подсоединение котла к источникам питания

Если котёл работает на газовом топливе, то к нему нужно организовать подачу газа. При магистральном газоснабжении это должен сделать работник газовой службы. Если отопление от баллонов, нужно заключить договор аренды с Газтехнадзором, а монтаж поручить компании, имеющей разрешение на данный вид работ. Все работы, связанные с газом, потенциально опасны и это не тот момент, когда стоит экономить и выполнять работу своими руками.

1. Подача отопления. 2. Горячая вода для бытовых нужд. 3. Газ. 4. Холодная вода к контуру ГВС. 5. Обратка отопления

При использовании баллонного газа обязательно используется редуктор, объединяющий группу баллонов

Электрокотёл нужно присоединить к сети. Котёл и клеммная коробка должны быть заземлены, все соединения выполняются медной проводкой с сечением не меньше указанного в техническом паспорте к оборудованию.

Котёл на твёрдом топливе всегда автономен и требует только присоединения труб отопления и горячего водоснабжения. Подключения к электрическим цепям питания требуют только блоки автоматического управления, если они задействованы.

Одно- и двухконтурные котлы

Одноконтурные котлы предназначены в первую очередь для отопления. Через них проходит только один контур, включающий автоматику, разводку труб и радиаторы. В контур может быть включён и бойлер косвенного нагрева для подачи горячей воды в смесители рукомойников, душа и ванны. Мощность котла подбирается с соответствующим запасом по мощности. Целесообразность такого подключения в большинстве случаев несколько сомнительна, так как нарушает стабильность функционирования системы отопления внезапным отбором тепла. Проблему можно решить, оборудовав контур сложной системой управления, которая в некоторых моделях может идти в комплекте с котлом.

Одноконтурный котёл с бойлером косвенного нагрева: 1. Котел. 2. Обвязка котла. 3. Радиатор. 4. Бойлер косвенного нагрева. 5. Ввод холодной воды

В двухконтурном котле горячее водоснабжение, наряду с отоплением, входит в функции котла и составляет один из двух его контуров циркуляции. Более стабильная работа обеих систем осуществляется при работе котлов, оборудованных двумя отдельными теплообменниками для двух контуров. Особенность системы: отсутствие бака-накопителя горячей воды.

Подключение двухконтурного котла: 1. Котел. 2. Обвязка котла отопления. 3. Отопительный контур. 4. Ввод холодной воды

Схема обвязки котла при естественной циркуляции

Естественная циркуляция основана на законах физики — температурном расширении теплоносителя и гравитации, поэтому обвязка котла не включает напорное оборудование.

Чтобы вода в контуре совершала непрерывное движение, нужно соблюсти несколько правил.

Котёл должен находиться в самой низкой точке дома, желательно в подвале или в специально оборудованном приямке.

Трубопровод от верхней точки к радиаторам отопления, и от них в «обратку» должен быть выполнен с уклоном не менее 0,5° для снижения гидравлического сопротивления системы.

Отопление с естественной циркуляцией. H — разница уровней линий подачи и обратки, определяет напор в контуре отопления

Диаметр труб разводки отопления должен обеспечивать скорость воды не ниже 0,1 м/с и не выше 0,25 м/с. Такие значения нужно принимать предварительно и проверять расчётом, исходя из разницы температур на входе и выходе (градиент) и разницы высоты по осям котла и радиаторов (не менее 0,5 м).

Гравитационные контуры котла могут быть открытого и закрытого типов. В первом случае в самой высокой точке системы (на чердаке или крыше) устанавливают расширительный бак открытого типа, он же выступает в роли воздухоотводчика.

Закрытая система оборудуется мембранным баком, расположенным на одном уровне с котлом. Так как закрытая система не имеет прямого контакта с атмосферой, она должна быть укомплектована группой безопасности (манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик). Располагается группа таким образом, чтобы воздушный клапан находился в наивысшей точке контура.

Системы с естественной циркуляцией являются независимыми от электропитания и наиболее распространены там, где электросети отсутствуют или работают ненадёжно.

Схема обвязки котла при принудительной циркуляции

Побудителем движения воды в контуре с принудительной циркуляцией является циркуляционный насос. Схемы также могут быть открытыми (с расширительным баком открытого типа) и закрытыми (с мембранным баком и группой безопасности).

Циркуляционный насос, как правило, устанавливают в месте, где температура воды имеет самое низкое значение — на её входе в котёл, и монтируют на той же площадке. Выбор насоса осуществляется на основании расчёта отопления, показывающего необходимый расход теплоносителя, и характеристик котла. Регулирование расхода теплоносителя осуществляется на основании температуры обратной воды по импульсу от установленного на входе в котёл датчика.

1. Котёл. 2. Группа безопасности. 3. Расширительный бак. 4. Циркуляционный насос. 5. Радиаторы отопления

Одно- и двухтрубная разводка системы отопления

Однотрубная система широко распространена в многоквартирных домах старой застройки. Температура воды от радиатора к радиатору постоянно понижается, что ведёт к неравномерному обеспечению теплом отдельных помещений. В двухтрубной системе теплоноситель распределяется равномерно по всем радиаторам, потерявший температуру, попадает во вторую трубу — «обратку». Таким образом, двухтрубная система обеспечивает дом теплом более равномерно.

1. Однотрубная схема разводки. 2. Двухтрубная схема разводки

Коллекторная схема разводки отопительной системы

При большом количестве радиаторов отопления, расположенных на разных этажах, или при подключении «тёплого пола», лучшей схемой разводки является коллекторная. В контуре котла устанавливают минимум два коллектора: на подаче воды — раздающий, и на «обратке» — собирающий. Коллектор представляет собой отрезок трубы, в который врезаются отводы с вентилями для возможности регулирования отдельных групп.

Коллекторная группа

Пример подключения контура отопления и системы «тёплый пол» с помощью коллекторной группы

Коллекторную разводку называют также лучевой, так как трубы лучами могут расходиться в разные стороны по всему дому. Такая схема в современных домах одна из наиболее распространённых и считается практичной.

Первично-вторичные кольца

Для котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными.

Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов.

Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение Δt — 10 °С).

Формулы для расчётов:

• G — максимальный расход, м 3 /ч;
• w — скорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с.

• Р — мощность котла, кВт;
• w — cкорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с;
• Δt — градиент температур, °С.

Аварийные контуры

В системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами.

Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных.

Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может.

Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период.

Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

В заключение предлагаем посмотреть видео о правилах расчета однотрубной системы отопления частного дома.