Схемы водяного твердотопливного отопления с котлом
Выбор отопительной схемы является первым этапом проектирования теплоснабжения дома
При использовании твердотопливного оборудования особое внимание уделяется установке и схеме подключения твердотопливного котла к системе отопления. Инструкция по монтажу напрямую зависит от типа теплоснабжения, разводки труб
Открытая схема отопления
Наиболее распространенной схемой отопления является открытая система. Это обусловлено тем, что твердотопливный котел для отопления частного дома может перегреваться. В закрытой системе стабилизацию давления обеспечивают мембранный расширительный бак и группа безопасности. Но если температура и тепловое расширение достигнет критической точки – может произойти порыв труб.
Для открытой системы рекомендуется применять двухтрубную разводку. В такой схеме подключения твердотопливного котла к системе отопления будут обеспечены следующие параметры теплоснабжения:
Равномерное распределение тепловой энергии. Поток теплоносителя будет искусственно разделен для каждого радиатора;
Безопасность функционирования
Это важно при установке самодельного твердотопливного котла отопления;
Возможность расширения площади отопления. Это зависит от мощности оборудования
В схеме монтажа отопления от твёрдотопливного котла следует предусмотреть запас мощности для подключения дополнительных радиаторов и батарей;
Недостатком этой схемы систем отопления на твердотопливных котлах является большой диаметр труб – от 32 до 40 мм. Это влечет за собой увеличение объема теплоносителя и как следствие – большой расход топлива для поддержания требуемого уровня температуры. Поэтому при монтаже отопления с твердотопливным котлом предпочтение отдается закрытой схеме.
Закрытая схема отопления
Разница заключается в создании внутри системы повышенного давления от 1,5 до 4 атм. Современные системы отопления с твердотопливным котлом закрытого типа более стабильно поддерживают работу теплоснабжения, требуют меньших затрат топлива. Для установки подающих магистралей применяются трубы диаметром от 16 до 24 мм. Это влечет за собой уменьшение объема теплоносителя, по сравнению с открытой системой.
Профессиональная установка двухконтурного твердотопливного котла отопления в закрытой системе возможная только при наличии следующих компонентов:
- Мембранный расширительный бак. Необходим для компенсации небольших скачков давления в системе. Монтируется на обратной трубе;
- Группа безопасности – воздухоотводчик, спускной клапан. Первичный блок в отоплении твердотопливным котлом своими руками монтируется на подающей трубе сразу после котла. Также обязательна установка воздухоотводчика в самой высокой точке системы;
- Циркуляционный насос. С его помощью увеличивается скорость движения теплоносителя, стабилизируется тепловое распределение.
В системе теплоснабжения с твердотопливным котлом закрытого типа для контроля работы монтируются датчики давления и температуры. Такой же набор приборов должен быть и в котле. Если же они отсутствуют в комплектации – следует приобрести и установить их.
Газовое отопление
Можно сказать, что на сегодняшний день газовые котлы являются самыми популярными. И это вполне понятно – ведь отапливать дом газом пока что относительно недорого, а благодаря тому, что в продаже есть современные экономичные приборы с высоким КПД, есть возможность вложиться в систему один раз, а потом действительно экономить максимально.
Для отопления загородного дома можно приобрести два типа газовых котлов:
- АОГВ (автономные котлы газового отопления)
. Это очень удобные системы. Прежде всего, потому, что они изначально недорогие, как в покупке, так и в монтаже. Кроме того для нормальной и бесперебойной работы таких котлов не требуется электричество.
Однако есть и недостатки – такие системы нельзя назвать экономичными в плане потребления газа. Ведь к таким котлам подсоединяются радиаторы с большим количеством воды в каждой секции, а для ее нагрева требуется немало энергии.
Конечно, можно заменить трубы и радиаторы на более современные, в которых количество воды очень маленькое, но тогда из-за того, что для циркуляции воды придется подключать электронасос, теряется главное качество системы – полная автономность;
- Котлы газовые настенные.
Они бывают турбированные – с принудительной тягой, а также с естественной тягой – вывод продуктов сгорания осуществляет в стандартный дымоход.
Что хорошо в котлах настенного типа – так это высокий уровень КПД и за счет малого количества воды в радиаторах – низкий расход газа. Часто можно видеть, как в приборах такого типа производитель реализует что-то новое в отоплении загородного дома: это и программное управление, и повышенный уровень безопасности, и нагрев помещения в зависимости от существующей температуры – всего просто не перечислить. Безусловно, все это очень удобные моменты.
Однако такие котлы не могу работать без электричества – а это зачастую становится решающим критерием выбора. Ведь во многих загородных поселках перебои с подачей электроэнергии – явление вполне привычное.
Получается, что газовые котлы действительно хороши, но вот стоит ли их применять – зависит только от технических условий и особенностей дома. Да и к тому же есть еще один важный фактор – газовое отопление в загородном доме своими руками нужно узаконить, а кроме того монтаж котла могут производить только специалисты, которые имеют на это соответствующее разрешение.
Рассмотрим следующий тип системы отопления.
Виды устройств по принципу сжигания топлива
Существует несколько разновидностей отопительных котлов, работающих на твердом топливе. Рассмотрим их более подробно.
Вариант #1 — котлы классического горения
Оборудование имеет топку большого размера, в которой естественным образом происходит сжигание топлива. В конструкции, как правило, присутствует датчик-контроллер температуры теплоносителя, с функцией механической регулировки воздушной заслонки. Такие котлы отличаются предельной простотой конструкции, что делает их стоимость относительно небольшой, а эксплуатацию очень легкой. Кроме того они весьма неприхотливы к типу и качеству топлива и могут отапливаться как углем, так и дровами, брикетами и т.д. Однако у классических аппаратов есть и недостатки:
- Небольшое время горения. Как показывает практика, одной закладки топлива может хватить максимум на восемь часов работы.
- Сложность автоматизации отопительных режимов.
- Более низкий, чем других разновидностей твердотопливных котлов, КПД, что приводит к большому расходу топлива.
- Неоптимальный процесс горения приводит к повышенной зольности.
Из всех перечисленных недостатков нивелировке поддается проблема частой загрузки топлива. Она частично решается путем установки бака-теплоаккумулятора, который накапливает тепло и тем самым сглаживает температурные перепады теплоносителя. Бак представляет собой емкость из металла с хорошей теплоизоляцией. Его объем рассчитывается в зависимости от емкости отопительной системы и мощности оборудования. Впрочем, его наличие – это дополнительные расходы и риск поломки системы.
Традиционные котлы классического горения очень нетребовательны к топливу. Однако в силу конструктивных особенностей их КПД ниже, чем у других устройств, поэтому они отличаются повышенной зольностью и высоким расходом топлива
Вариант #2 — аппараты длительного горения
Эти котлы лишены описанных выше недостатков. Существует два вида таких устройств — пиролизные и приборы «тлеющего» типа. Пиролизный твердотопливный котел длительного горения отличается от классического наличием двух камер сгорания. Топливо начинает гореть в условиях дефицита кислорода. Под воздействием высоких температур оно начинает выделять древесный газ, так называют смесь из угарного газа, пропана, метана и водорода. Этот процесс называется пиролиз. По окончании этого процесса топливо попадает во вторую камеру, где сжигается с избытком кислорода. В результате КПД системы увеличивается до 90%.
Топливо сгорает практически без остатка, золу приходится убирать раз в несколько дней. Одной загрузки хватает в среднем на 12 часов. Средний расход топлива невелик. Так же к достоинствам пиролизных приборов можно отнести:
- Возможность поддержания заданной температуры теплоносителя.
- Работа на различном виде твердого топлива: уголь, брикеты, дрова.
- Широкие возможности автоматизации систем контроля режимов горения.
К недостаткам системы можно отнести более высокую стоимость оборудования, энергозависимость и требовательность к уровню влажности топлива.
Пиролизные котлы отличаются наличием двух камер сгорания. В первой происходит пиролиз, то есть выделение древесного газа, а во второй — собственно сгорание материала
Устройства «тлеющего» типа отличаются наличием встроенной по всему периметру водяной рубашки. Процесс горения идет по типу свечи – сверху вниз. Процесс медленного тления верхней части топлива и большой объем камеры горения, а в некоторых случаях он достигает 100 л, позволяет растянуть процесс сжигания на продолжительное время.
Устройство котлов тлеющего типа таково, что топливо, подожженое сверху, может гореть без добавления новой порции достаточно долго, иногда до нескольких суток
Существуют модели, которые могут «продержаться» на одной угольной закладке пять суток. К этому несомненному достоинству аппарата можно добавить несколько меньшую, чем у пиролизных котлов стоимость. Однако эти устройства очень требовательны к топливу. Это должен быть либо уголь высшего качества, либо дерево влажностью не более 20%
Нужно обращать внимание и на содержание смол в топливе, если оно высоко, неизбежны частые чистки системы и автоматика быстрее выходит из строя
Воздушное отопление с помощью твердотопливного котла
Твердотопливный котел для воздушного отопления
Альтернативой водяному теплоснабжению являются твердотопливные котлы воздушного отопления. Они отличаются не только типом теплоносителя, но и конструкцией. Для формирования циркуляции теплых потоков воздуха в твердотопливных котлах воздушного отопления установлена система труб.
Они предназначены для отопления небольших помещений. Так как нагрев воздуха происходит за счет системы каналов в конструкции котла – таким способом нельзя поддерживать температуру в других комнатах дома. Преимуществом подобного теплоснабжения является ненадобность составления схемы для системы отопления с твердотопливным котлом
Важно правильно выбрать месторасположение конструкции в помещении, чтобы происходил равномерный нагрев воздуха
Особенности эксплуатации и работы твердотопливных котлов для воздушного теплоснабжения заключаются в следующем:
Минимальные первичные траты для организации отопления. В отличие от комплектации твердотопливных котлов для водяного отопления трубами и радиаторами, для установки воздушного теплоснабжения достаточно приобрести только печь;
Мобильность конструкции. Судя по отзывам твердотопливные котлы отопления можно быстро установить в другой комнате
Важно, чтобы там был дымоход для подключения к котлу;
Возможность самостоятельного изготовления. Важно лишь правильно выбрать схему конструкции и материал
Но многие самодельные твердотопливные котлы для отопления имеют худшие характеристики, чем заводские модели.
Еще одним недостатком этого типа оборудования является отсутствие в модельном ряде двухконтурных твердотопливных котлов для теплоснабжения. Есть варианты установки бака косвенного нагрева на дымоходную трубу, по аналогии с банными печами. Но объем емкости будет недостаточно велик для обеспечения ГВС.
Другие важные элементы конструкции — их роль в работе всей отопительной системы
Схема любого твердотопливного котла не мыслима без . Данное устройство обеспечивает механическое воздействие на заслонку в дымоходе в процессе включения или отключения агрегата. Показать работу регулятора тяги можно с помощью простого рисунка.
Благодаря работе этого приспособления осуществляется автоматическая регулировка подачи воздуха в камеру сгорания, температуры нагрева теплоносителя.
Многие агрегаты, особенно большой мощности, , которая является обязательно при обвязке твердотопливной техники с газовыми котлами в единую систему. Такое приспособление представляет собой расширительный бак, куда поступает теплоноситель. Буферная емкость в данном случае выполняет две функции, гидроразделителя и теплового аккумулятора. В результате остывания котла после выключения, вода из теплового аккумулятора расходится по радиаторам отопления, поддерживания необходимую температуру. Быстрое остывание твердотопливного котла практически невозможно, из-за того, что буферная емкость играет роль аккумулятора тепла.
Вместе с буферной емкостью котлы оснащаются термостатическим клапаном. Прибор используется для предохранения системы от перегрева. Контур охлаждения, оснащенный термостатическим клапаном, обеспечит подачу холодной воды внутрь при первых сигналах перегрева теплоносителя.
Для розжига в твердотопливных котлах современных моделей применяются различные газовые горелки. Такие устройства обычно работают на сжиженном газе, который храниться в специальном резервуаре. Розжиг топлива в камере сгорания за счет использования газовой горелки происходит за считанные секунды. В эксплуатации и в обслуживании такие горелки просты и надежны.
Что такое пиролизное горение
Как известно, не совсем удобно обогревать то или иное помещение при помощи дров, поскольку это топливо сгорает быстро, не выделяя при этом нужное количество энергии. Однако если содержание кислорода в топке будет пониженным, материал будет расходоваться гораздо медленнее. Именно на этом и основан принцип пиролизного горения, благодаря которому топлива требуется значительно меньше, а эффективность увеличивается. Основные продукты, получаемые в таком случае – кокс, зола, а также горючий газ, который при также выделяет большое количество тепла.
Это значит, что, конструируя самодельный котел длительного горения, необходимо принять во внимание следующие моменты:
- изначально древесина, сгорающая при ограниченном поступлении кислорода, выделяет горючий газ;
- далее полученная в результате смесь сжигается, отдавая, в свою очередь, тепло.
По этому принципу работают многие самодельные котлы, но при этом важно помнить, что оборудование обязательно должно быть отрегулировано так, чтобы при его работе не была повреждена общая система обеспечения теплом жилища
Инструкция по монтажу дровяного котла
Независимо от того, какую разновидность ТТ-котла вы купили – прямого горения, пиролизный или пеллетный, порядок установки остается неизменным и состоит из таких этапов:
- Выбор конкретного места в частном доме под размещение теплогенератора.
- Подготовка помещения к установке.
- Устройство приточно-вытяжной вентиляции.
- Инсталляция отопительного агрегата и дымохода.
- Подключение к системе отопления (обвязка) и проверочный запуск.
Идеальная котельная от нашего эксперта Владимира Сухорукова. Тяжелое оборудование стоит прямо на бетонном полу
Первые 3 пункта списка относятся к подготовительным работам, что вовсе не умаляет их значимости. Если неправильно выбрать месторасположение агрегата и не предусмотреть нормальной вентиляции, то возникающие проблемы вам придется решать в процессе эксплуатации, посреди отопительного сезона. Так что предлагаем разобрать каждый пункт в отдельности.
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?
Одноконтурные и двухконтурные
Схема работы и элементы
По характеристике комплектации различают котлы с одним и двумя контурами.
Один контур предполагает только выполнение функции отопления. Два контура выполняют функции и отопления и горячего водоснабжения.
Таким образом, если вы выберете себе систему отопления с отопительным котлом в которому предусмотрено два контура, вы не только будете обеспечены теплом, но еще и горячей водой.
И сможете сэкономить на расходах на водонагреватель и электроэнергию им потребляющую. Можно конечно и одноконтурные котлы подключить к бойлеру.
Но для этого нужны дополнительные расходы на оборудование и работу по монтажу системы.
Так что же выбрать?
Тут все зависит от целей. Если для вас важна пожарная безопасность, отдайте предпочтение твердотопливному водогрейному котлу. Он устанавливается либо в отдельном строении, либо в помещении, отделенном от дома кирпичной капитальной стеной. А обогрев внутренних помещений производится по трубам, горячей водой.
Если для вас важно постоянно иметь теплый дом, остановите свой выбор на кирпичной печи. Главным недостатком любой водяной системы отопления является ее малая инерционность в сохранении тепла
При остановке горения в котле уже через час почувствуется неприятная прохлада в доме. Тогда, как печь сохранит тепло минимум на полдня. Нужно быть готовым к тому, что топить твердотопливный котел для поддержания комфортной температуры в доме придется круглосуточно. В то время как печь (особенно русскую) достаточно будет протопить утром и вечером. Это обеспечит дом теплом на целые сутки.
Что касаемо удобства в эксплуатации, то печь выглядит как более практичное решение. Твердотопливному котлу на отопительный сезон потребуется в несколько раз больше дров, по сравнению с печью. Котел сложно топить сырыми дровами, зато это можно делать при печном отоплении. Котел очень чувствителен к метеоусловиям в плане тяги, гораздо чувствительнее кирпичной печи.
Как видно, несмотря на весь прогресс технологий, печное отопление все еще имеет немало преимуществ перед более современным типом отопления с помощью твердотопливного водогрейного котла. И, пожалуй, самый серьезным его недостатком является высокая пожаропасность печей.
Обезопасить деревянный дом от пожара можно соблюдением всех норм и правил безопасности, которые должен знать каждый хозяин дома с печным отоплением. Все конструкции, соприкасающиеся с печью и находящиеся в непосредственной близости от нее должны находиться под постоянным контролем проживающих в доме людей. На самом деле это не сложно, но многие домовладельцы забывают об этом, чего делать ни в коем случае нельзя.
Системы отопления, рассчитанные на твердое топливо
Котел на твёрдом топливе – это чугунный или стальной агрегат с камерой сгорания. Эта камера – открытого типа, поэтому схема подключения котла и вспомогательного оборудования должна быть разработана и установлена с учетом требований к открытым системам:
- Для выхода продуктов сгорания необходимо подключить котел к дымоходу с естественной тягой.
- Такая система может работать только на воде, применение других теплоносителей недопустимо.
- Обязательно нужно установить в верхней точке отопительного контура расширительный бачок.
Среди обладателей загородных коттеджей наиболее востребованы системы отопления с замкнутым контуром
Но обращаем внимание на то, что к закрытым системам подключать твердотопливные котлы категорически запрещено. Это требование обусловлено тем, что при повышении температуры воды в системе происходит заметное увеличение объема и повышение давления
В газовых котлах неконтролируемое расширение теплоносителя предотвращает терморегулятор, мгновенно отключающий в аварийной ситуации горелку. В отличие от газовых моделей, в камере твердотопливного котла процесс горения более инертен: даже при срабатывании терморегулятора и прекращения подачи кислорода в топку после полного перекрытия заслонки, в отопительном контуре температура воды может повышаться еще достаточно продолжительное время.
Этому способствует большая теплоемкость твёрдого топлива в сравнении с газом и невозможность мгновенного прекращения его горения. В разомкнутой системе избыток воды при сильном перегреве просто выльется через расширительный бачок или специальную отводящую трубку. Если же используется закрытая схема, то повышение давления в трубах до критического уровня может привести к их повреждению (разрыву).
Коллекторная разводка
В длинном сильно разветвленном трубопроводе большого коттеджа одного насоса может не хватить. В этом случае их устанавливают два и даже больше, на каждый контур свой. Отдельно теплый пол, радиаторы, ГВС. Поскольку температура теплых полов исходно низкая (в пределах 50 градусов), можно ставить насос и на входе в контур.
Оптимальный вариант разводки для большого дома с несколькими контурами – коллекторная (лучевая). В каждый контур теплоноситель поступает от котла по собственной трубе. Тепло распределяется равномерно, жидкость не остывает, последовательно проходя всю систему.
Коллектор включает в себя минимум две гребенки, прямую и обратную. К торцам гребенок подходят соответствующие магистрали от котла, а к штуцерам на их корпусах параллельно подключаются прямые/обратные трубы контуров – радиаторы и теплые полы, разные этажи, подсобные помещения, ГВС – каждый со своим температурным режимом.
Коллектор
На входе в коллектор устанавливают манометр и предохранительный клапан, с противоположной стороны на «горячей» гребенке – воздухоотводчик, на «холодной» – кран для слива теплоносителя из системы. Трубы оснащаются регулировочными кранами – это один из способов устанавливать разную температуру в контурах. В большом доме может быть несколько пар гребенок.
Еще один способ устанавливать разные режимы – гидрострелка. Поставленный вертикально отрезок трубы большого сечения соединяют с прямой трубой и обраткой котла, а к корпусу на разной высоте подключают контуры. Чем выше подсоединение, тем горячее теплоноситель.
В небольших контурах температуру можно регулировать следующим образом: свободные торцы гребенок соединяют байпасом с отсекающим вентилем. При открытии вентиля прохладная вода из обратки подмешивается в горячую из подающей трубы.
Теплоноситель и его свойства
В качестве теплоносителя широко используется вода. Этому способствуют ее основные свойства. Она не способна оказать негативного воздействия на человека даже при повреждении отопительного контура. Обладает высоким уровнем теплоотдачи. Вязкость воды делает ее подходящим вариантом для любого современного водяного отопления.
Вода не способна оказать вредного влияния на человека
К недостаткам воды следует отнести:
- замерзание при нулевой температуре;
- увеличение объема при изменении агрегатного состояния, что может стать причиной разрыва трубопровода;
- содержание солей, которые приводят к появлению осадку на внутренней поверхности.
Вместо воды часто используются антифризы. Такие вещества не боятся низких температур, однако их не всегда можно использовать в традиционной системе водяного отопления. Они токсичны и способны оказать негативное влияние на здоровье человека при разгерметизации системы.
