Обвязка бытового твердотопливного котла

Каким бы простым ни казался твердотопливный котел, он требует обдуманного и квалифицированного подхода к монтажу и эксплуатации. В противном случае срок службы теплогенератора может оказаться недолгим или владелец не получит того комфорта, на который рассчитывал. Итак как правильно выполнить обвязку котла:

Рис. 1. Система открытого типа

 

Начнем с простейшего варианта - системы отопления с естественной циркуляцией или, как ее еще называют, гравитационного типа (рис. 1). Несмотря на простоту, система содержит всё необходимое для безопасной эксплуатации котла. Защита его от перегрева обеспечивается циркуляцией теплоносителя, которая происходит в контуре отопления при работающем котле всегда, если только отопительные приборы расположены хотя бы на полметра выше котла. Нелишне напомнить, что, по крайней мере, один контур в такой системе должен быть неотсекаемым, то есть циркуляция теплоносителя в нем при работающем котле не должна прерываться ни при каких условиях.

Избежать превышения допустимого давления в котле позволяет расширительный бак, который может быть как открытого типа (см. рис. 1), так и мембранным (рис. 2). Поскольку расширительный бак открытого типа устанавливается в наивысшей точке отопительной системы, высота его расположения относительно котла H и определяет давление в котле.

Применение мембранного расширительного бака в отопительной системе превращает ее в закрытый объем и, как следствие, требует установки предохранительного сбросного клапана (см. рис. 2). В дополнение к нему нужен еще и манометр для визуального контроля давления в котле. Еще одно следствие замены открытого расширительного бака на мембранный - необходимость установки в системе воздухоотводчиков. 

 

Рис. 2. Твердотопливный котел в системе отопления с мембранным расширительным баком:

- ПК - предохранительный клапан;

- РБ - расширительный бак;

- КВ - колпачковый вентиль;

- ВО - автоматический воздухоотводчик;

- ТС - термостатический смеситель тип VTA ESBE.

Для производства бытовой горячей воды в одной из ветвей гравитационной системы отопления может быть установлен бак-водонагреватель (он также должен находиться не менее чем на 0,5 м выше котла).

Процесс нагрева воды в баке - саморегулирующийся. Как только жидкость нагревается, на выходе из котла циркуляция через контур прекращается (с исчезновением разницы температур в прямой и обратной линиях). Она возобновляется, когда температура в баке понижается вследствие разбора горячей воды и замещения ее холодной водой из водопровода. Если предположить, что температура подачи котла составляет 90 °С, а температура холодной воды 15 °С, то количество тепла, необходимое для разового прогрева бака емкостью V (л) из холодного состояния, будет равно:

Q = 0,087 x V, кВтч.

Важно помнить, что в соответствии с требованиями безопасности необходимым элементом такой схемы приготовления горячей воды является термостатический смеситель, установленный на выходе горячей воды из бака-водонагревателя. Клапаны тип VTA, производства компании ESBE (Швеция), позволяют удерживать постоянную температуру в водоразборной точке. Особенность данных клапанов - функция защиты от ожогов (при пропадании холодной воды, клапан отсекает подачу горячей).

Изготовители твердотопливных котлов регламентируют не только максимальные давление, температуру, но и минимальную температуру котловой воды (50-65 °С) или минимальную температуру воды в обратной линии (45-50 °С). Как обеспечить соблюдение этого требования в случае системы отопления гравитационного типа? Рассмотрим два состояния котла: пуск из холодного состояния и работу в стационарном режиме. В применении к первому состоянию проблема обычно состоит в том, чтобы сократить промежуток времени, когда температура котловой воды ниже допустимой. С одной стороны, сам по себе котел прогревается достаточно быстро, поскольку скорость циркуляции в системе на этой стадии пренебрежимо мала, ведь она зависит не только от разницы температур, но и высоты, на которую поднялась в системе горячая вода из котла. С другой - по мере роста скорости циркуляции возрастает поток холодной воды из непрогретой системы в котел. Очевидно, что это будет продолжаться до тех пор, пока вся холодная вода в системе отопления не окажется замещена теплой водой из котла. Таким образом, в силу инерционности гравитационной системы отопления котел после пуска из холодного состояния значительное время работает в нежелательном режиме, что может отрицательно сказаться на сроке его службы. Стационарный режим работы котла в графическом виде представляет собой точку, где циркуляционный напор, вызванный разницей температур в подающей и обратной линиях, уравновешивается гидравлическим сопротивлением системы отопления и котла. На рис. 3 представлена зависимость напора от разности температур при фиксированных температуре подачи и мощности котла. Кривые гидравлического сопротивления системы показаны для нескольких диаметров трубной разводки.

 

Зависимость напора от перепада температур в системе отопления (Рис. 3)

 

Чтобы значение температуры в обратной линии не опускалось ниже предельного, необходимо минимизировать перепад температур - иными словами, за счет увеличения скорости протока добиваться как можно меньшего остывания воды в системе отопления. Из рисунка видно, что для этого требуется обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление системы - за счет применения труб большего диаметра, отопительных приборов с большим сечением каналов и пр. Итак, в рамках системы отопления гравитационного типа реально обеспечить рабочие условия котла - по крайней мере, в стационарном режиме работы. Вместе с тем для создания комфорта такое решение предоставляет мало возможностей. Его достоинства - видимая простота и независимость от электроснабжения, к очевидным же минусам можно отнести слабую управляемость и, как следствие, необходимость в частых дозагрузках котла и неэкономичный расход топлива. Гораздо более широкие возможности предоставляет система отопления с принудительной циркуляцией. Проблема поддержания минимальной температуры котловой воды решается таким хорошо известным способом, как подмес в обратную линию воды из линии подачи (рис. 4). Он производится с помощью трехходового термического вентиля ESBE, в котором встроен термоэлемент необходимой температуры. В номенклатуре продукции ESBE есть специально 3 типа клапанов: LTC100 (в комплекте с насосом), VTC500 со встроенным термоэлементом (50, 55, 60, 70 или 75 °С), для маломощных котлов до 30 кВт VTC300 (45, 55, 60, 70 или 80 °С). Они устанавливаются, как правило, на обратной линии и осуществляют подмес более горячего теплоносителя из подающего трубопровода в обратный. При повышении температуры на входе в котел, байпас между подачей и обраткой закрывается и подмес прекращается.

  

 Рис. 4. Твердотопливный котел в системе отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя:

- ПЛ - подающая линия;

- ОЛ - обратная линия;

- ЦН - циркуляционный насос;

- ПК - предохранительный клапан;

- ВО - автоматический воздухоотводчик;

- РБ - расширительный бак;

- КВ - колпачковый вентиль;

- ТС - термостатический смеситель ESBE;

- ОП - отопительный прибор; - ТВ - термостатический вентиль.

Поскольку в системе отопления с принудительной циркуляцией отсутствуют ограничения на гидравлическое сопротивление трубопроводов и арматуры, с ее применением становится возможным регулирование теплоотдачи отопительных приборов с помощью термостатических вентилей и, таким образом, повышение комфортности отопления.

 

 Рис. 5. Твердотопливный котел в системе отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя и четырех ходовым клапаном:

1-котел; 2 - открытый расширительный бак; 3- обратный клапан; 4-гравитационный клапан; 5- загрузочный насос бойлера ГВС.; 6- бойлер; 7- четырех ходовой клапан; 8-циркуляционный насос системы отопления; 9 - отопительный прибор.