Как подключить твердотопливный котел

Содержание

1. Нормативная база
2. Разновидности водогрейных котлов на твердом топливе
3. Схемы подключения твердотопливных котлов

• Открытая схема с естественной циркуляцией
• Комбинированная схема с расширительным баком и циркуляционным насосом
• Закрытая схема с принудительной циркуляцией
• Схема с искусственной циркуляцией и гидравлическим разделителем

4. Итоги

Твердотопливные водогрейные котлы малой и средней мощности предназначены для отопления жилых, общественных и производственных помещений. Они вырабатывают тепло за счет сжигания твердого топлива: дров, брикетированных опилок или торфа. Основные преимущества таких агрегатов – универсальность применения, автономность работы (не требуется подключение к сетям газоснабжения), доступность топлива по цене. Современные отопительные приборы экономичны, безопасны и просты в эксплуатации, но нужно знать, как правильно подключить твердотопливный котел к системе отопления.

К отопительному котлу, работающему на твердом топливе, предъявляются повышенные требования по безопасности. Нормы по установке оборудования приведены в СНиП II-35-76 Котельные установки (актуальная редакция СП 89.13330.2011).

Согласно нормативу, водогрейные твердотопливные котлы для общественных, административных и жилых зданий с температурой нагрева воды на выходе до 115 °С можно размещать во встроенных и пристроенных котельных (размещение на крыше не допускается). В многоквартирных жилых домах их можно ставить только в пристроенных помещениях. Отопительное оборудование должно быть заводского исполнения, со встроенной автоматикой.

Максимальная суммарная тепловая мощность твердотопливных котлов для встроенной котельной не должна превышать 1,5 МВт. Для пристроенного помещения этот показатель не ограничен.

Требования по исполнению дымохода для отвода продуктов сгорания, устройству вентиляции и водяного отопления регламентированы нормативом СП 31-106-2002 Проектирование и строительство инженерных систем одноквартирных жилых домов. Также здесь оговорены условия правильной установки прибора (расстояние от стен, материал отделки котельной), их нужно учитывать совместно с руководством по эксплуатации котла.

Чтобы подключить котел на твердом топливе, нужно понимать принцип его работы. Выделяемое при горении тепло передается воде, которая циркулирует в полостях топки котла и конвективным поверхностям нагрева на выходе дымовых газов. Горячая вода выходит из котла и поступает в подающий трубопровод циркуляционного теплового контура. Затем теплоноситель поступает на радиаторы отопления, где отдает тепло воздуху помещений, и возвращается по обратному трубопроводу в котел. По способу горения различают отопительные устройства таких видов:

• Обычные твердотопливные котлы с нижней подачей воздуха на горение.
• Котлы длительного горения (с верхней подачей воздуха) – газогенераторы с дожиганием пиролизного газа, выделяемого при сгорании основного топлива.

Также котлы разделяют на бытовые (для дач или частных домов) и промышленные (для общественных помещений большой площади). Оборудование различается по габаритам и объему топки, длительности прогорания топлива, производительности по теплу, литражу воды в системе.

Твердотопливные котлы длительного горения – это универсальное оборудование, которое может работать как с открытой, так и с закрытой циркуляционной схемой. Рассмотрим наиболее популярные варианты подключения на примере тепловой схемы бытового отопительного агрегата «Суворов-М».

При естественной циркуляции движение воды в тепловом контуре происходит за счет расширения и сжатия теплоносителя при его нагревании/остывании. Увеличение объема воды приводит к созданию избыточного давления без применения нагнетательных насосов. Самотечная схема обязательно содержит атмосферный расширительный бак, заполненный жидкостью.

Рисунок 1 Открытая схема с естественной циркуляцией

Схема работает следующим образом. Нагретая в котле (1) вода поступает в подающий трубопровод, который поднимается вертикально, а затем распределяется поверху по отапливаемым помещениям. Трубопровод подачи прокладывается под небольшим углом, чтобы обеспечить самопроизвольное стекание теплоносителя. Из напорной сети вода опускается к радиаторам, отдает тепло и возвращается в котел по обратному трубопроводу, который также проложен под уклоном.

В верхней точке системы устанавливается расширительный бак (5), он подключается к напорному трубопроводу. В расширительный бачок поступают излишки теплоносителя при его перегревании – например, если вода в трубах закипела. Через расширительный бак можно заливать подпиточную воду, для этого предусмотрен кран (6). Также здесь установлен клапан перелива для стекания лишней воды.

Расширительный бак играет роль гидрозатвора и гасит гидравлические колебания системы. Также он отсекает водяной контур от атмосферы, не допускает ее завоздушивание.

Для контроля параметров теплоносителя на входе/выходе из котла подключены термометры: на подаче (4) и на обратке (9). Также на обратном трубопроводе установлен отсечной кран (8), отключающий котел от сети отопления, и дренаж (7) для слива воды.

Схема с естественной циркуляцией имеет определенные плюсы:

• надежность работы – здесь нечему ломаться;
• простота обслуживания системы;
• отсутствие дорогостоящего оборудования;
• независимость от наличия электричества.

Но есть и достаточно серьезные минусы. Из-за невысокого давления воды для преодоления гидравлического сопротивления системы приходится значительно увеличивать диаметры трубопроводов, что значительно удорожает конструкцию. Также при появлении дополнительных потерь давления (например, при установке дополнительных радиаторов или уменьшении полезного сечения трубопроводов из-за отложений накипи) возможны нарушения циркуляции, что приводит к пеперегреву поверхностей нагрева в топке. Сейчас самотечные открытые системы практически не используются.

При этом варианта классическая открытая схема дополняется циркуляционным насосом. Он нагнетает давление в сетевых трубопроводах, исключая нарушение циркуляции теплоносителя по тепловому контуру.

Рисунок 2 Комбинированная схема

Схема во многом похожа на предыдущую. Дополнительно здесь присутствует узел с циркуляционным насосом (16), он установлен на байпасе на обратке. Перед насосом предусматривается фильтр (16) для очистки воды от механических примесей (ржавчины, песка, мусора). На обводном трубопроводе ставятся краны (14) для возможности снятия насоса и фильтра. Также врезают байпасный кран (13) на основной обратный трубопровод для переключения направления потока.

Кроме того, устанавливают кран на подаче (6), после подключения расширительного бачка (7) и врезают в подающий трубопровод патрубок с воздушным краном (11) для спуска воздуха из системы. Для контроля давления в сети на подаче предусматривается установка манометра (8).

При такой схеме достаточно сложно подобрать рабочее давление на выходе из насоса. Здесь нужно, с одной стороны, обеспечить надежную циркуляцию, а с другой – не допустить избыточный перелив воды через расширительный бак. На практике, это практически невозможно.

В такой системе циркуляция теплоносителя осуществляется за счет работы насоса. Он создает избыточное давление порядка 0,06-0,2 МПа (0,6-2,0 бар). Здесь также присутствует бачок, но он мембранного типа и не связан с атмосферой.

Рисунок 2 Закрытая схема с принудительной циркуляцией

Принцип работы. Нагретый теплоноситель поступает из котла в подающий трубопровод, его температура контролируется с помощью термометра (4). На подаче, в верхней точке устанавливается группа безопасности (7), в которую входит сбросной клапан, манометр и вентиль. Группа безопасности срабатывает, если давление теплоносителя превышает допустимое значение. Также на подающей линии устанавливается отсечной кран подачи (8) и спускной кран (15) для стравливания попавшего в систему воздуха.

Благодаря избыточному давлению воды в закрытых схемах подачу не обязательно прокладывать под потолком. Поэтому все трубы отопления можно проложить в полу скрытым образом.

Трубопровод подачи распределяет воду по системе отопления. После передачи тепла теплоноситель возвещается к котлу по линии обратки. На обратном трубопроводе установлены последовательно: расширительный бак высокого давления (14); байпасная линия с фильтром (10), насосом (9) и обводными кранами (13, 11); байпасный кран (12); термометр обратки (6); отсечной кран на обратном трубопроводе (5). Между отсечным краном и котлом в обратку врезан трубопровод подпитки с отключающей арматурой (8). Здесь же предусмотрен слив воды через дренажный кран (9) для периодической ревизии.

К преимуществам закрытой схемы относятся:

• стабильная работа без риска нарушения циркуляции;
• небольшие диаметры сетевых трубопроводов;
• экономичность благодаря небольшому объему воды в системе;
• отсутствие массивного атмосферного бачка;
• возможность прокладки всех труб по низу.

Среди недостатков – энергозависимость (при отсутствии света насосы не работают), необходимость периодической ревизии фильтра и насоса, наличие дополнительного оборудования – насос, группа безопасности, мембранный расширитель. Но все эти минусы перекрываются плюсами схемы.

Эта система является доработанной, усовершенствованной версией предыдущей схемы. В ней предусмотрен дополнительный монтажный узел – гидравлический разделитель. С его помощью создается малый контур, соединяющий вход и выход котла.

Циркуляция по малому контуру выполняется в период запуска котла, пока вода на подаче не нагреется до рабочих показателей. После выхода на заданные режимы часть горячей воды начнет уходить в систему отопления.

Подмешивание горячей воды из подачи в обратку не дает температуре теплоносителя на возврате опускаться ниже 40 °С. Это исключает риск появления в топке конденсата, который влияет на технические характеристики агрегата, увеличивает налипание золы на трубные экраны.

Рисунок 3 Схема с искусственной циркуляцией и гидравлическим разделителем

Гидравлический разделитель может быть выполнен в виде трубы большого диаметра, в которую врезаны вход и выход подающего и обратного трубопроводов. Более современное и удобное исполнение разделителя – перемычка с трехходовым краном, установленным в месте подключения в обратку.

Монтаж системы отопления водогрейного котла можно выполнить своими руками. Но для этого нужно правильно выбрать и рассчитать ее параметры. Изначально выбирается схема подключения твердотопливного котла, оптимальная для конкретного объекта. Затем необходимо подобрать радиаторы, рассчитать гидравлическое сопротивление сети, определить диаметры сетевых трубопроводов, вычислить объем воды в системе, подобрать мощность оборудования. Чтобы избежать досадных ошибок, эти работы лучше доверить специалистам – расчет системы отопления выполняется на стадии проектирования в части ОВ.

Используемая литература:

1) Руководства по эксплуатации котлов «Суворов» см. здесь.

2) Википедия: Твердотопливные котлы.

3) Строительные нормы и правила Российской Федерации: СНиП II-35-76.