Котел водогрейный на твердом топливе – особенности конструкции

Цены на проектирование и монтаж систем отопления, котельных, водоснабжения, канализации, электрики для частных домов

Содержание

Нормативная база

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.

Чем отличаются принципиальные и развернутые тепловые схемы

Тепловые схемы теплоснабжения бывают принципиальные, развернутые и монтажные. На принципиальной схеме котельной указывают только основное теплосиловое оборудование: котлоагрегаты, теплообменные аппараты, деаэрационные установки, фильтры химической очистки воды, питательные, подпиточные и дренажные центробежные насосы, а также инженерные сети, которые объединяют все это оборудование без конкретизации числа и месторасположения. На таком графическом документе обозначают расходы и характеристики теплоносителей.

На развернутой тепловой схеме отражается размещенное оборудование, а также трубы, с помощью которых они соединяются, с уточнением расположения запорно-регулирующей арматуры, приборов безопасности.
В случае, когда нанесение на развернутую теплосхему всех узлов невозможно, то такую ее разъединяют на составляющие части по технологическому принципу. Технологическая схема котельной дает развернутую информацию по установленному оборудованию.

Разновидности электрических котлов по типу нагревателя

Есть 3 варианта:

  • ТЭНовые;
  • ионные;
  • индукционные.

Принцип действия у всех одинаков: при протекании тока в материале с высоким сопротивлением (резистивностью) выделяется тепло. Отличие состоит в том, какая часть выступает в роли нагревателя, а также чем в ней вызывается движение заряженных частиц.

В ТЭНе имеется нихромовая проволока, подключаемая непосредственно к источнику напряжения. Элемент омывается рабочей средой (врезается в теплообменник), но нагревательная спираль с ней не контактирует, поскольку помещена в металлический корпус с диэлектрической засыпкой.

Ионные котлы также называют электродными. Нагревателем выступает сама рабочая среда. Ток в ней протекает между подключенными к источнику напряжения стенкой теплообменника и электродом внутри него. В воде должны быть примеси солей — их ионы выступают свободными носителями заряда. От концентрации зависит сопротивление среды и, как следствие, мощность котла.

Разновидности электрических котлов

Электрокотлы подразделяются по способу подключения.

Главный элемент силовой схемы индукционного отопителя — намотанная на теплообменник катушка.

При подключении к сети она генерирует переменное электромагнитное поле, наводящее вихревые токи в стенках резервуара и помещенного внутрь него сердечника из ферритовой стали. Такой нагрев называют бесконтактным.

Читайте также:

  • Электромонтажные работы были проведены некачественно, куда и к кому обращаться с требованием на устранения неполадок?

    АркадийЗдравствуйте! Полгода назад произошел пожар в межэтажном щите (щиток на лестничной площадке). Авария была устранена аварийной службой. Видимо ремонтные электромонтажные работы были проведены не так как надо. Теперь, в часы …

  • Какими нормативными документами регламентируется установка резервных автоматических выключателей в щитах 0,4 кВ?

    ДенисСкажите, пожалуйста, каким нормативным документом в РФ регламентируется установка резервных автоматических выключателей в щитах 0,4 кВ? Заранее спасибо.Ответ:В соответствии с правилами устройства электроустановок при проектировании и реконструкции электроустановок должны быть …

  • Мы обязаны провести электромонтажные работы по разделению электрических сетей в электроустановке?

    Игорь ВладимировичЗдравствуйте! У нас на предприятии проводили электроизмерения. Электролаборатория выписала дефектную ведомость, где записала, что в пищеблоке холодильное оборудование и технологическое оборудование запитано от одного силового щита и на одной …

  • Модернизация электроснабжения электросети и ремонт электропроводки

    Модернизация силового щитаБезупречное электроснабжение — важнейшая задача для бесперебойной работы нашего электрооборудования. Почти все сталкивались с такими неисправностями, когда при работе на компьютере отключается электроэнергия и пропадает вся информация, которая …

  • Как убрать чужую электроустановку с моего частного дома?

    АнастасияЗдравствуйте. У меня сложилась следующая ситуация. Я владела двумя соседними зданиями (одноэтажные дома). Был заключен договор с энергосбытом на мое имя на снабжение электричеством. Ввод (электрический щиток) электричества в здание …

Разновидности водогрейных котлов на твердом топливе

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.

Классификация по типу размещения

Настенные водогрейные котлы имеют относительно небольшую массу в отличие от напольных моделей

Водонагревательные устройства, в зависимости от мощности и конструкции имеют различную массу и размеры. Во многом это определяет место, где их допускается устанавливать.

Напольные изделия характеризуются значительным весом и габаритами. Подвешивать их невозможно именно из-за этих факторов, так как не всякая несущая поверхность может выдержать такую нагрузку. Плюс в том, что такие приборы более надежны и функциональны.

Настенные котлы отличаются компактностью и небольшим весом. Их разработка изначально была нацелена на то, чтобы продукция могла быть установлена в тесных помещениях – кухня, санузел, подвал. Из-за ограничения по размерам такие котлы не рассчитаны на большую мощность, теснота расположения деталей затрудняет их обслуживание и снижает уровень надежности.

Защита твердотопливного котла от перегрева в открытых системах отопления

Защита от перегрева в открытой системе с клапаном теплового сброса.

Защита от перегрева в открытой системе с клапаном теплового сброса.

Первая схема рекомендуется европейскими рекомендациями (в частности, сб. P I.S.P.E.S.L). Она основана на использовании клапана теплового сброса (3) с одновременной подпиткой из открытого расширительного бака и отводом паровоздушной смеси по “свечному” трубопроводу (С) с дальнейшей сепарацией и выбросом пара в атмосферу. На данной схеме показана также организация автоматического наполнения расширительного бака с использованием поплавкового клапана.

Вариант подключения твердотопливного котла к открытому расширительному баку

Вариант подключения твердотопливного котла к открытому расширительному баку

Вторая схема является модификацией первой, базируется на основе DIN EN 12828. В данной схеме клапан теплового сброса не используется, а весь избыточный объем теплоносителя при его перегреве, принимает на себя расширительный бак, который в данной схеме имеет увеличенный объем. При перегреве теплоносителя и его закипании (например при отключении циркуляционного насоса) избыточная теплота расходуется на нагревание воды в РБ, а паровоздушная смесь сепарируется и пар выбрасывается во внешнюю среду. При этом срабатывает перепускной (предохранительный) клапан (4) и через трубопроводы Р и Ц создается контур естественной циркуляции.

План с электрокотлом

Электрический котел — агрегат, нагревающий теплоноситель с помощью преобразования электричества в тепловую энергию. Он применяется в качестве источников теплоснабжения для небольших пригородных домов либо, как аварийный источник   с газовым или твердотопливным котлом.

Исходя из модификации таких устройств, используются разнообразные схемы подсоединения электрокотлов к отоплению. Наиболее популярной является многоуровневая система отопления с комбинацией приборов нагрева в виде радиаторов и системы «теплый пол».

Базовые элементы электронагрева частного дома:

  1. Источник отопления, электрокотел.
  2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном и манометром, для сбрасывания излишнего давления в сети.
  3. Коллектор для направления воды по контурам.
  4. Радиаторы.
  5. Теплообменник для ГВС.
  6. Расширительный бачок, для гидрокомпенсации системы.
  7. Коллектор для системы «теплый пол».
  8. Система теплый пол.
  9. Фильтр  очистки теплоносителя от взвешенных веществ.
  10. Обратный клапан.
  11. Циркуляционный электронасос.
  12. Сети электроснабжения.
  13. Автоматика безопасности с сигнализацией.

Схемы подключения твердотопливных котлов

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».

Открытая схема с естественной циркуляцией

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.

Открытая схема подключения котла

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.

Комбинированная схема с расширительным баком и циркуляционным насосом

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

Комбинированная схема подключения котла

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.

Закрытая схема с принудительной циркуляцией

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.

Закрытая схема подключения котла

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.

Схема с искусственной циркуляцией и гидравлическим разделителем

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.

Схема с искусственной циркуляцией и гидравлическим разделителем

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.

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.

Схема обвязки с теплоаккумулятором

Остывает такой теплоаккумулятор довольно долго. Выбирая буферный резервуар, исходите из того, что для дома площадью от 150 м2 вам потребуется бак объемом не менее 1 м3.

Бойлер в схеме котельной

Существуют разнообразные варианты включения бойлера косвенного нагрева к котлоагрегатам, которые могут работать на любом виде топлива: газ, твердое и жидкое топливо.

В этой схеме с бойлером косвенного нагрева не установлена гидрострелка или распределительный коллектор. Монтаж данных элементов связан с определенными сложностями, так как создает очень сложную гидросистему.

В данной схеме используется 2 насоса циркуляции — на отопление и ГВС. Насос для отопления работает постоянно при работе котельной. Циркуляционный насос ГВС, запускается по электросигналу термостата, установленного в баке.

Термостат определяет падение температуры жидкости в баке и передает сигнал на включение насоса, который начинает циркулировать теплоноситель по контуру нагрева между агрегатом и бойлером, нагревая воду до заданной температуры.

Такая схема используется для всех модификаций источников нагрева, устанавливаемых и в водогрейной, и в паровой котельной.

Допускается определенное видоизменение схемы, когда в ней установлен маломощный котел. Электронасос отопления может отключаться тем же термостатом, который включает насос к бойлеру.

В таком варианте теплообменник греется быстрее, а отопление остановлено. При продолжительном простое, температурный режим в комнате будет падать.

Кроме того после завершения прогрева в бойлере, насос в контуре отопления включается в работу и начинает прокачивать в котел холодный теплоноситель, что вызывает образование конденсата на поверхностях нагрева котла и приводит к преждевременному выходу его из строя.

Процесс конденсатообразования также может проявляться в случае длинных трубопроводов, проложенных к батареям. При большом теплосъеме на приборах отопления, теплоноситель аналогично может сильно остыть, низкая температура обратки станет вредить работе котла.

Для защиты его от конденсата и гидравлического удара, возникающего при соприкосновении холодной воды с горячими поверхностями нагрева, в системе предусматривают защитный контур, оборудованный трехходовым клапаном.

На схеме изображена температура 55С. Интегрированный в схему терморегулятор автоматически выбирает требуемую интенсивность движения потока для поддержания температуры теплоносителя на обратке.

Обвязка с теплоаккумулятором

Вся идея применения теплоаккумулятора заключается в таких нюансах:

  1. Газовый котел, получающий газ из баллона, и отопительные устройства образуют одну закрытую систему. Конечно, она включает в себя теплоаккумулятор.
  2. , угле или пеллетах также подключаются к теплоаккумулятору. Но нагретая ими вода отдает тепло теплоаккумулятору, а дальше оно передается теплоносителю, который циркулирует по закрытой системе.

Чтобы сделать своими руками такую обвязку правильно, кроме котлов для дома и теплоаккумулятора нужно иметь:

  1. Открытый расширительный бак.
  2. Шланг, который будет находиться между баком и канализацией.
  3. Отсекающие краны (13 шт).
  4. Циркуляционный насос (2 шт).
  5. Трехходовой клапан.
  6. Фильтр для очистки воды.
  7. Трубы из стали или полипропилена.

Согласно многим видео о разных котлах, включая устройства газ-дрова, создаваемая схема может работать в четырех режимах:

  1. От дровяного котла с передачей градусов через теплоаккумулятор.
  2. От этого же котла с обходом теплоаккумулятора (конечно, газовое устройство будет отключено).
  3. От газового котла, который может получать газ из баллона.
  4. От обоих котлов.

Расчет


Расчет водогрейной котельной должен быть выполнен так, чтобы обеспечивать полный рабочий цикл. Но в то же время не должно быть перегруженности оборудования.

Слишком сложные схемы сигнализации и управления процессом требуют дополнительной трудоемкости для персонала. Должно быть предусмотрено резервное оборудование в необходимом количестве.

Особое внимание нужно уделять системам безопасности и сигнализации, которые предотвращают аварийные ситуации и снижают возможность травмирования или даже гибели обслуживающего персонала.

Котельная с водогрейными котлами основной принцип работы

Тепловая схема котлаПринцип работы котельной с водогрейными котлами следующий — внутри конструкции осуществляется нагрев воды, однако, бывают случаи, когда температура повышается за счёт теплоносителя. Кроме этого, прибор оснащён встроенными насосами, которые необходимы для постоянной циркуляции. Жидкость же поступает по трубам и попадает в радиатор (при попадании туда воды, она остывает и возвращается в противоположном направлении — обратная линия) или в отопительный котёл (подающая). В последнем из них специально предусмотрено регулирование за продолжительностью работы, а также температура.

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.

Байпас в обход насоса

Байпас (запасной путь) — резервный трубопровод, по которому теплоноситель может подаваться в обход какого-то участка основной трубы или параллельно. Одним концом он соединяется с подводящим патрубком, вторым — с отводящим. Байпас нередко используют, чтобы установить на нем дополнительные приборы, например, запорную арматуру, с помощью которой при необходимости блокируют водный поток в основной магистрали, перенаправляя его в запасной. Чтобы полностью перекрыть систему, отводящий патрубок оснащают краном. Запорную арматуру можно монтировать и на байпасе, на входном патрубке.

Подробнее про байпасы читайте на нашем Дзен-канале.

Выбор материалов и котлов: отопление своими руками в частном доме

Перед покупкой оборудования и материалов необходимо определиться с мощностью котла. Для этого производят расчет отапливаемой площади с учетом торцовых стен окон и проходов.

Гид расчета отопления:

  • Для помещения площадью 200 кв. м достаточным станет котел в 25 кВт;
  • Дом на 300 кв. м обогреет оборудование в 35кВт;
  • От 400 до 600 кв. м обогреет аппаратура на 60 кВт;
  • Для большего здания комфортную температуру можно получить при мощности оборудования в 100 кВт.

Следующим этапом становится выбор и расчет трубопровода.

На рынке предоставлены материалы из:

Идеальным вариантом станут медные носители. Они долговечны, удобны в эксплуатации, выдерживают высокие давления и температуры. Единственным минусом является их высокая стоимость.

Стальные экземпляры сейчас устанавливают крайне редко. Такие трубы требуют приобретения специальных резьбовых сгонов.

Металлопластиковые конструкции приобрели широкую популярность. Материал хорошо выдерживает тепловую нагрузку, легко гнется под разными углами. Для монтажа необходимо приобретать специальные фитинги. Они облегчат процесс сборки конструкции. Металлопластик относится к средней ценовой политике.

Самым дешевым вариантом являются полипропилены. Для монтажа системы требуется специальное оборудование для запайки пресс-фитингов. Полимерные изделия расширяются при увеличении внутренней температуры, а сгибы могут расправляться, поэтому есть риск утечки воды. Такие элементы имеют эстетичный вид.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...