Схемы подключения твердотопливного (ТТ) котла

В некоторых негазифицированных регионах нашей страны, самым дешевым топливом остаются дрова. Второй популярный вид топлива — уголь. Где-то топят бурым углем, где-то «семечкой» или «антрацитом». Поэтому котлы на твердом топливе (дровяные, угольные, либо смешанные) — один из самых популярных видов отопительной техники. О том, какой должна быть безопасная обвязка твердотопливного котла, и будет эта статья.

Особенности твердотопливных котлов

При подключении ТТ котла приходится решать два вопроса:

• Как избежать перегрева теплоносителя в системе.
• Как добиться меньшего периода загрузки топлива и более стабильной температуры в доме.

Связано это с особенностью работы традиционных ТТ котлов, их высокой инерционностью. После того как закладка топлива разгорится, можно только немного (манипулируя заслонками) изменять интенсивность горения. На пике, если объем системы небольшой, теплоноситель вполне может закипеть. Это может привести к выходу из строя как самого котла (один из вариантов), так и элементов системы. Потому решение этой проблемы — первоочередное.

Визуализация — отличная вещь. Сразу становится понятнее, как все подключать

Обеспечение стабильной температуры в дома — тоже важная задача, как и увеличение промежутка между необходимыми топками. Всем хочется тепла и комфорта. И их можно обеспечить.

Еще одна особенность твердотопливных котлов — образование конденсата. Он выпадает на стенках теплообменника, когда температура в обратке падает примерно до 30°C. Конденсат — очень едкая жидкость, которая разъедает даже прочные материалы, значительно сокращая срок эксплуатации котла (на 5-7 лет). Поэтому борьба с конденсатом тоже важна. Для этого тоже есть решение и не одно.

Схема обвязки ТТ котла с естественной циркуляцией

Перебои с электричеством в нашей стране нередки, причем обычно они случаются в самую плохую погоду. Поэтому во многих селах и деревнях предпочитают делать системы отопления с естественной циркуляцией — гравитационные. Они работают независимо от наличия электроэнергии, так что дом без тепла не останется.

Подключение котла на твердом топливе в гравитационную систему отопления

Приведенная на схеме обвязка твердотопливного котла для гравитационной системы — самый простой из возможных вариантов. В системе обязательно наличие расширительного бака. Он необходим для компенсации теплового расширения: во время нагрева объем теплоносителя увеличивается, и он вытесняется в расширительный бак. В системах с естественной циркуляцией расширительный бак ставят открытого типа. Это обычная емкость, в которой находится некоторое количество теплоносителя (около половины объема или меньше). Чтобы теплоноситель меньше испарялся, на бак ставят крышку. А чтобы одновременно еще и отводить воздух из системы, поднимают его в самую высокую точку системы.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

В системах этого типа теплоноситель движется благодаря уклону труб. Для обеспечения циркуляции котел должен находиться в самой нижней точке, все отопительные приборы — выше него. Кроме этого, приходится использовать трубы большого сечения — чтобы снизить сопротивление при движении теплоносителя.

От котла труба поднимается вверх, затем, постепенно понижаясь, труба подачи обходит все отопительные приборы. Обратка подключается с обратным уклоном — к котлу. Работает схема так: нагретый теплоноситель за счет высокой температуры поднимается вверх по вертикальной трубе, с небольшим уклоном идет подача (немного выше уровня радиаторов). Эта часть называется разгонная петля. Далее по наклонной трубе подачи, за счет силы гравитации и набранной скорости, обходит все отопительные приборы.

Основной принцип работы естественной циркуляции — перепад высот и разница температур

Проходя по трубам и радиаторам теплоноситель остывает. Остывший теплоноситель имеет большую массу, чем горячий. Более холодный теплоноситель стремится вниз, создавая давление. За счет этого и происходит циркуляция — нагретый теплоноситель стремится вверх, холодный — вниз. Но система работает только при правильно подобранном диаметре труб и их уклоне.

Что еще необходимо

В приведенной выше схеме есть масса недостатков:

Нет предохранительного клапана — это устройство ставят на выходе котла. С его помощью происходит сброс лишнего теплоносителя при его закипании. Если этот клапан не установить, возможен разрыв труб, радиаторов, теплообменника, расширительного бака (если он закрытого типа).

Схема подключения ТТ котла без насоса

Нет воздухоотводчика. Если система открытого типа (расширительный бак в этом случае просто емкость с крышкой), воздух может выходить через расширительный бак. Но при разветвленной системе необходимы дополнительные устройства для отведения воздуха на радиаторах.

Указанные два устройства обязательны, но еще желателен манометр и термометр. Они нужны для контроля за системой. Термометров желательно иметь два — на выходе и на входе котла. Чтобы можно было оценить эффективность работы системы, подстроить и отрегулировать теплоотдачу радиаторов.

Недостатки

Основное достоинство гравитационной схемы обвязки твердотопливного котла — независимость от наличия электроэнергии. Недостатков намного больше:

Невысокая эффективность и невозможность регулировки. Скорость движения теплоносителя в таких системах невысокая. Поэтому добиться высокой эффективности не получается. Регулировать ее тоже нет возможности. Так что подстроиться под погодные условия невозможно.

Трубы под потолком не радуют взор

Каждый раз когда система разогревается ( утром, например), температура теплоносителя в обратке очень низкая. Из-за этого образуется конденсат, разъедающий теплообменник. И бороться с этим нет возможности.

Неэстетичность исполнения. Для обеспечения циркуляции трубы подачи должны располагаться выше радиаторов. Обвязка твердотопливного котла в гравитационной системе делается трубой 32 мм или более. Иногда подачу тянут над ними — на уровне метра (или чуть выше) от пола, иногда — пускают под потолком. А трубы имеют немалый диаметр, так что вид тот еще.

Все эти недостатки приводят к тому, что системы отопления с естественной циркуляцией делают все реже. Люди предпочитают сделать резервированное электропитание (поставить аккумуляторные батареи или/и генератор) и иметь более удобную и регулируемую систему отопления.

Схемы с принудительной циркуляцией (с насосом)

Решить проблему низкой эффективности можно установив в систему циркуляционный насос — он ускоряет движение теплоносителя. Если насос имеет несколько скоростей работы, с его помощью можно изменять количество переносимого тепла (регулировать температуру в некоторых пределах). Недостаток — обвязка твердотопливного котла сложнее, больше требуется устройств. Но за счет использования труб меньшего диаметра разница в цене системы не слишком отличается.

Так выглядит котельная с твердотопливным котлом, расширительным мембранным баком и теплоаккумулятором

Ставят насос обычно на обратке, мотивируя это тем, что температуры тут ниже и оборудование будет служить дольше. Несколько десятков лет назад это имело смысл, сегодня насосы для отопления делают из термостойких материалов, так что можно поставить и на подаче. Даже недалеко от котла (до первого ответвления). При установке обратите внимание, чтобы циркуляционный насос проталкивал воду в направлении к котлу, а не от него (на корпусе имеется стрелка, которая показывает направление движения теплоносителя).

Стрелка на корпусе циркуляционного насоса показывает направление прокачки теплоносителя

Самый простой вариант с принудительной циркуляцией

Простой котел на твердом топливе оборудован теплообменником, патрубки которого выведены наружу. У более «продвинутых» моделей может быть автоматика, регулирующая интенсивность горения (при помощи заслонки). У более простых — кроме встроенного термометра/манометра (и то не всегда) — автоматики не наблюдается вообще. В любом случае циркуляционные насосы в них не установлены. Поэтому выбирайте агрегат под свою сеть, ориентируясь не только на тепловую мощность, но и на возможности регулировки.

Обратите внимание, в схеме обвязки твердотопливного котла на рисунке ниже, присутствует бойлер косвенного нагрева — это самый простой способ обеспечить горячую воду для дома.

Бойлер косвенного нагрева – это накопительный водонагревательные приборы, который, в отличие от бойлера прямого нагрева (газового, электрического) не имеет собственного водонагревательного элемента. В качестве последнего выступает внешнее устройство – отопительный прибор или система. В нашем случае, нагрев воды в бойлере происходит за счет движения нагретого теплоносителя системы отопления, который проходит через змеевик, расположенный внутри бойлера.

Бойлер подключен перед первым радиатором — так быстрее будет нагреваться вода. В данном варианте движение теплоносителя через бойлер отключается, когда закрывают отсечной кран. В этом случае все тепло идет в радиаторы. Когда надо нагреть воду — открываете кран. Радиаторы получают меньше тепла, но вода греется быстро.

Обвязка твердотопливного котла с циркуляционным насосом

Циркуляционный насос стоит на подаче, что вполне допустимо (при покупке проверяйте температурный диапазон эксплуатационных температур — должен быть 110°C и более). Также в наивысшей точке системы устанавливается автоматический воздухоотводчик, расширительный бак и группа безопасности.

Еще обратите внимание на два крана, которые стоят перед котлом и после него — они нужны для текущего ремонта. Если в отопительный сезон выйдет из строя котел, перекрыв краны, его можно будет ремонтировать. Сливать воду из системы при этом нет необходимости — очень удобно и практично. Кстати, хорошо бы поставить кран и перед бойлером — его тоже можно будет снять для ремонта/профилактики без слива системы.

Если подключить твердотопливный котел по этой схеме, работа системы будет более эффективной (быстрее движется теплоноситель, перенося большее количество тепла). Еще один плюс — есть возможность регулировки температуры — если взять насос с несколькими скоростями. Приятное дополнение — трубы меньшего диаметра, располагать их можно и под радиаторами — при достаточной мощности, циркуляционный насос протолкнет теплоноситель.

Есть и минусы. Первый — энергозависимость. Если отключения электроэнергии не редкость — ставьте источник бесперебойного питания с аккумулятором или/и генератор. Второй минус — обвязка твердотопливного котла по этой схеме не решает вопрос образования конденсата.

Решаем проблему конденсата

Конденсат в теплообменнике образуется когда температура воды в обратке ниже 50-60°C. Решается проблема при помощи перемычки между подачей и обраткой и трехходового смесительного термостатического клапана с выносным датчиком. Имеет он три патрубка для подключения. Один из входов всегда открыт, два других открываются/закрываются по сигналу от датчика. Так как клапан смесительный, он не резко переключает потоки, а постепенно. Когда температура теплоносителя начинает приближаться к граничной, он начинает понемногу сдвигаться, частично открывая вторую петлю.

Трехходовой клапан ставят на обратке — за 50-90 см до входа в котел (задействованы два входа). При установке клапана обратите внимание, чтобы всегда открытая сторона была направлена в сторону котла (при других положениях схема работать не будет). Третий вход подключается к подаче, выносной датчик запускают в трубу обратного трубопровода.

Правильная обвязка твердотопливного котла

Работает это следующим образом:

• Пока температура теплоносителя в обратке выше нормы, подмес горячей воды перекрыт (вентиль в закрытом положении).
• При понижении температуры ниже выставленного предела (зависит от параметров системы, но обычно ставят 40°C), датчик подает сигнал на открытие вентиля. Часть горячего теплоносителя подмешивается к остывшему, температура повышается.
• При повышении температуры выше второго порога (60°C), вентиль закрывается.

Таким образом, в котел поступает теплоноситель такой температуры, при которой конденсат не образуется. Минусы в этой схеме обвязки твердотопливного котла есть — возможность перегрева существует.

Рассмотрим узел подмеса подробнее — в большинстве схем обвязки котла на твердом топливе он присутствует, так как другого способа борьбы с конденсатом пока не придумали.

Узел подмеса горячей воды в обратку

В представленном выше варианте циркуляционный насос установлен в обратном трубопроводе. Перед ним стоит косой фильтр — эта деталь желательна даже в системах закрытого типа. Периодически все равно какие-то соринки «отлавливаются». Что важнее — наличие с двух сторон отсечных кранов. Они позволяют менять/ремонтировать насос без слива теплоносителя из всей системы.

Защита от перегрева теплоносителя

Одна из бед твердотопливных котлов — возможность перегрева теплоносителя. Если не принять меры заблаговременно, даже обнаружив закипевший теплоноситель, вы немногое можете сделать: затушить котел не самая простая задача. Поэтому эту проблему надо решать аппаратными методами.

Не так просто остановить нагрев ТТ котла

Первый способ — охлаждение теплообменника

Один из способов не допустить закипания теплоносителя — охладить теплоноситель. Для этого при обвязке твердотопливного котла делают два контура — один для отвода перегретого теплоносителя в канализацию, второй — для добавления холодной воды в перегретый теплоноситель. Этот вариант возможен, только если в системе отопления у вас вода (не антифриз), а также в котлах со стальными теплообменниками (чугунный теплообменник при резком перепаде температур может лопнуть). Реализуется эта схема обвязки на основе клапана аварийного охлаждения.

Обвязка ТТ котла с защитой от перегрева с клапаном аварийного охлаждения теплообменника

Удобно это сделать с четырехходовым клапаном, с выносным погружным датчиком температуры. К одному его входу подключается подача котла, противоположный выход выводится в канализацию — это магистраль для сброса закипевшего теплоносителя. К другой паре входов подключается отвод от обратки и труба подачи холодной воды из водопровода — это магистраль добавления холодной воды в теплоноситель. Обратите внимание, холодная вода подмешивается в обратку после циркуляционного насоса, перед котлом.

Эта обвязка твердотопливного котла работает только при наличии давления в системе водоснабжения. Если у вас холодное водоснабжение сделано из скважины или колодца, при отсутствии электричества она будет неработоспособной. Чтобы обезопасить себя и на этот случай, в систему добавляют мембранный бак с холодной водой. Чтобы вода из гидроаккумулятора не попадала в систему, устанавливают обратный клапан (на схеме ниже прямоугольник со стрелкой).

Добавить мембранный бак с холодной водой для аварийного охлаждения теплообменника в твердотопливном котле

Задачу свою эта схема выполняет — сбивает температуру в котле при аварийной ситуации. Если при этом принять меры дополнительно по снижению интенсивности горения (перекрыть задвижки, ограничив доступ воздуха), то локализовать проблему можно быстро. Но есть и недостатки: в систему попадает «свежая» вода — это новая порция кислорода, новые соли, которые осядут внутри. По сравнению с последствиями закипания теплоносителя это мелочи, но все же…

Второй способ — подмес теплоносителя из обратки в подачу

Этот способ позволяет делать обвязку пластиковыми трубами (ПВХ), ставить их можно только после узла подмеса. Эта схема обвязки очень напоминает описанную в предыдущем пункте — для борьбы с конденсатом. Разница в том, что смесительный трехходовой клапан устанавливается другой: он срабатывает на превышение температуры. Также ставится он на трубопроводе подачи (всегда открытый вход направлен в сторону системы отопления).

Схема подключения твердотопливного котла трубами ПВХ

На клапане выставляете тот предел, который длительное время выносят ваши трубы или другое оборудование. При превышении температуры в подаче выше нормы, открывается подача остывшего теплоносителя из обратки. Закрывается подача когда температура понизится. Таким простым способом удается избежать попадания перегретого теплоносителя в систему.

Как видите, один способ охлаждает теплообменник, второй защищает элементы системы. В идеале их используют совместно.

Теплоаккумулятор — зачем?

Проблемы перегрева системы отопления решаются установкой теплоаккумулятора — значительной емкости с теплоносителем, которая «стабилизирует» систему. Во-первых, она добавляет объем. С малыми системами это важно. Больший объем теплоносителя перегреть сложно, а иногда (при определенных параметрах) и невозможно.

Подбор объема аккумуляторного бака

Во-вторых, теплоаккумулятор исключает резкие скачки температуры, которые характерны для дровяных и угольных котлов. При установке аккумулирующей емкости, резкие изменения температуры тоже исключены, так как из-за большего объема система становится более инерционной. И это плохо, если ее приходится запускать заново. Потому для домов периодического проживания (дач) такой вариант не подходит.

Схема с баком для аккумуляции тепла

Большая инерционность намного лучше с точки зрения комфорта при постоянном проживании в доме: в емкости теплоаккумулятора находится большое количество теплой воды. После того как котел потух, температура в доме поддерживается благодаря циркуляции нагретого ранее в емкости теплоносителя. Этим достигается более стабильная температура, и более редкие топки. Потому обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулирующей емкостью используется только и исключительно для домов постоянного проживания.

Обратите внимание, что при обвязке твердотопливного котла с аккумуляторной емкостью, трехходовой клапан ставится по-другому:

Подключение второго котла к твердотопливному

Одна из особенностей твердотопливных котлов — цикличность работы. В холодный котел загружается топливо, зажигается. Пока оно горит, идет очень активное выделение тепла. После прогорания закладки ждут остывания котла, его чистят, снова загружают топливо и цикл повторяется. Так работают котлы на дровах и угле. В некоторых из них есть возможность «догружать» топливо в процессе горения. Но сам цикл от этого не меняется — наступает период, когда необходимо дождаться остывания котла — для чистки и удаления шлака, золы и т.д.

Исключение из этого правила — котлы на пеллетах. Они также относятся к твердотопливным, но работать могут месяцами непрерывно. Главное — высокое качество гранул с низкой зольностью, их достаточное количество и налаженная подача. Чистить такие котлы необходимо не чаще одного раза в месяц, так что «технологические» остановки очень редки.

Последовательная схема включения двух котлов: ТТ и электро

Цикличность работы котлов на дровах и угле доставляет довольно много неудобств, одно из которых — остывание дома после затухания котла. В холодный период это действительно проблема. Решается она установкой комбинированного или второго котла, на другом виде топлива.

Комбинированные — это котлы, которые могут работать на нескольких видах топлива. Чаще всего к ТТ добавляют электрические нагреватели. Они включаются автоматически после того, как погаснет топливо. Работает электрическая часть обычно непродолжительное время, в период действия «ночных» тарифов, так что затраты возрастают не слишком, а комфортность повышается заметно. Минус такого решения — высокая стоимость таких агрегатов. Дешевле купить и установить два котла — твердотопливный и электрический, — чем приобрести один смешанный.

Параллельно или последовательно?

Если котлов два, то к системе их можно подключить один за другим — последовательно или параллельно. Оба варианта имеют достоинства и недостатки.

При последовательном подключении, схема обвязки твердотопливного котла проще, автоматики необходимо минимальное количество. Недостаток такого способа — второй котел остается в системе, нет возможности его отсечь. То есть, часть энергии расходуется «на обогрев» неработающего котла. Причем он имеет дымовую трубу, так что часть тепла просто «греет улицу», так как выводится через дымоход.

Параллельная — оборудования больше, но можно сделать так, чтобы «не греть улицу»

Эта схема хороша в том случае, если ТТ котел является основным, а электрический (или газовый) работает непродолжительный период времени — для поддержания температуры. «Пустые» затраты энергии есть, но они некритичны, так как масса этих котлов небольшая. Если же, наоборот, основной — газовый или электрический, а «резервный» — твердотопливный, расходы на обогрев неработающего котла будут ощутимы.

Подключение двух котлов через тепловой аккумулятор

При параллельном подключении электрокотла к твердотопливному, схема более сложная. Необходима автоматика, которая отслеживает понижение температуры в системе, краны с электроприводом, отсекающие остывающий котел по команде датчиков. А все это повышает стоимость, да еще обвязка твердотопливного котла становится более сложной.