Все, кто для отопления своих домов используют твердотопливные котлы, знают, что независимо от модели в данной системе невозможно организовать равномерную подачу и сжигание топлива. При его прогорании температура теплоносителя и воздуха в помещении достаточно быстро снижается. Владелец вынужден регулярно осуществлять подачу топлива, а это не всегда возможно. Решить данную проблему поможет подключение буферной емкости к твердотопливному котлу. Обо всех достоинствах и недостатках такой схемы работы системы отопления и пойдет речь в этой публикации.

Устройство и принцип работы

В простейшей конструкции буферная емкость (теплоаккумулятор, бак-аккумулятор) представляет собой теплоизолированный металлический бак с четырьмя патрубками: два для котлового контура и два, для контура отопительной системы.

В верхней части устройства, расположен подрывной клапан, который, в случае необходимости, стравливает избыток давления. В днище данного устройства устанавливается дренажный кран, благодаря которому можно сливать теплоноситель. В некоторых моделях теплогенератора предусматривается наличие электрического ТЭНа и (или) змеевика, для подогрева теплоносителя от других источников тепла. Достаточно часто в верхней части конструкции располагается теплообменник, благодаря которому производится подогрев воды для ГВС дома.

Принцип действия данного устройства следующий: бак заполнен теплоносителем. При запуске котла циркуляционный насос котлового контура подает из нижней части теплоаккумулятора охлажденный теплоноситель, который после нагрева поступает в верхнюю часть буферной емкости. Горячий теплоноситель легче холодного, поэтому он всегда находится в верхней части бака. Пока твердотопливный котел работает по малому кругу (только через буферную емкость) происходит постепенное замещение холодного теплоносителя горячим.

После того, как весь теплоноситель прогрелся, включается циркуляционный насос отопительного контура, нагретый теплоноситель из верхней части бака начинает поступать в систему отопления. Остывшая обратка поступает в нижнюю часть бака-аккумулятора, а оттуда – в котлоагрегат.

Из-за разницы в плотности, горячий и холодный теплоноситель в буферной емкости практически не смешивается.

Основные достоинства такой схемы отопления в том, что при остановке котла данная система еще некоторое время будет снабжать радиаторы горячим теплоносителем. Правильный подбор буферной емкости для твердотопливного котла позволяет значительно увеличить время между топками котла, уменьшить расход топлива и сэкономить средства. Кроме этого, использование этого устройства позволит сгладить температурные колебания в котловом и отопительном контуре.

Недостатком отопления с теплоаккумулятором является то, что между запуском котла и прогреванием радиаторов проходит достаточно большой период. В зависимости от температуры в помещении и емкости бака, такое время может составлять 2-4 часа.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

Схема обвязки

Теплогенератор не может правильно функционировать без обвязки.

Теплогенератор устанавливается параллельно котлоагрегату и отопительному контуру в разрыв между ними. Обвязка твердотопливного котла с буферной емкостью включает в себя два циркуляционных насоса для котлового и отопительного контура, трехходовой клапан (на котловой контур) и балансировочный кран (на отопительный контур), расширительный бак, подрывной и дренажный клапан, манометр.

1. Трехходовой термостатический клапан на котловом контуре создает движение теплоносителя по малому контуру, до тех пор, пока его температура не достигнет установленного значения. После нагрева теплоносителя, клапан перекрывает движение горячего теплоносителя, и открывает путь для движения обратки из теплоаккумулятора. Устанавливается между подачей и обраткой на котловом контуре.
2. Балансировочный кран позволит регулировать температуру обратки путем подмешивания к ней горячего теплоносителя, дабы исключить образование на теплообменнике котла конденсата. Балансировочный кран на отопительном контуре защищает радиаторы от перегрева путем уменьшения подачи теплоносителя (в обход отопительной системы) на обратку.
3. Расширительный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя.
4. Подрывной и дренажный клапан – это группа безопасности, которая работает в случае чрезмерного давления теплоносителя. Манометр – элемент группы безопасности, который показывает давление в системе.
5. Фильтр грубой очистки обратки ставится для защиты трехходового крана

Схема обвязки твердотопливного котла с буферной емкостью, как правило, включает в себя циркуляционные насосы, которые перемещают теплоноситель по контурам.

Когда разрешено устанавливать котлы в закрытых системах, это хороший вариант. Безопасность должна быть втрое. В замкнутом контуре нет открытого блюда, но так называемого. диафрагменный сосуд. Также установите предохранительный клапан. 1, 5 бар для котлов мощностью до 65 кВт.

Установка безопасна с двумя предохранительными клапанами. Мы рекомендуем установить группу безопасности на источнике питания и вернуться к самому предохранительному клапану. На установке также должна быть защита от перегрева котла. Применяется одно из следующих двух решений.

Совет: Для правильной работы системы необходимо чтобы производительность насоса отопительного контура была несколько выше, чем производительность котлового насоса. Для дома, площадью до 300м 2 , необходимые параметры котлового насоса 25/40; (25 мм диаметр подключения, 40 – напор 4 м.); параметры насоса на отопительный контур 25/60 (25 мм диаметр подключения, 40 – напор 6 м.).Точная регулировка производится после первичного запуска системы.

В некоторых котлах охлаждающая катушка уже встроена в котел. Например, в других стальных котлах и во всех чугунных котлах катушка должна быть подключена к системе как отдельный элемент. Это решение обычно используется для больших котлов, например, с выходной мощностью более 50 кВт, для которых внешней охлаждающей катушки недостаточно.

Каждая установка должна быть закреплена предохранительными клапанами 1, 5 бар и 2 бар. Пришло время подключить котел к дымовой трубе, которая обычно используется в виде прямой трубы длиной около 35 см или в виде колена. Например, соединение с прямым соединением показывает следующий рисунок.

6. Не стоит забывать и об установке на подающий патрубок клапана охлаждения, который при превышении температуры теплоносителя выше 90°С, подмешивает в него водопроводную воду.

Грубый расчет буферной емкости твердотопливного котла производится по алгоритму: на 1 кВт мощности котельной установки необходим бак, объемом от 20 до 40 литров. Именно такие показатели позволяют системе работать наиболее эффективно. Можно рассчитать объем бака более точно (до литра), но тогда вам придется учитывать: отапливаемую площадь, рассчитать теплопотери жилища при различных погодных условиях, выяснить количество теплоносителя, которое необходимо системе на час работы в условиях наиболее низкой температуры в вашем регионе. Время между топками котельной установки нужно умножить на расчетное значение. Полученный результат и будет необходимым для вашей системы объемом теплоаккумулятора.

Как самостоятельно сделать бак-аккумулятор

В связи с тем, что данные установки достаточно дороги, то многие наши соотечественники спрашивают: «Как сделать буферную емкость для твердотопливного котла своими руками?» В принципе, нет ничего невозможного для человека с «прямыми руками», знаниями основ теплотехники, обладающего необходимым материалом, инструментом, навыками его использования и неприличным количеством свободного времени.

Если вы всем вышеперечисленным обладаете, то необходимо:

• сварить герметичную емкость необходимого объема; Использовать необходимо нержавеющую сталь, толщиной не менее 1,5 мм.
• сделать врезку штуцеров, диаметром 1 дюйм и с необходимой резьбой для соединения с котельным оборудованием и отопительной системой;
• врезать в верхнюю часть устройства подрывной клапан, а в днище дренажный кран;
• теплоизолировать бак базальтовым волокном, толщиной 100 мм.
• сварить кожух из тонкой оцинкованной стали, опираясь на внешние размеры теплоизолированного бака.
• Установить устройство на ножки.
• Окрасить устройство.

Исходя из опыта, сэкономить на том, чтобы изготовить своими руками теплоаккумулятор для твердотопливного котла, не получится. Практически за те же деньги новый бак-аккумулятор будет более безопасным, долговечным и функциональным.

Обвязка твердотопливного котла отопления должна учитывать все особенности этого вида генераторов тепловой энергии, а также сложность и состав с амой системы отопления: количество контуров, схема циркуляции, способ разводки и регулирования подачи теплоносителя. Кроме того, схема обвязки твердотопливного котла отопления должна быть выбрана такой, чтобы обеспечивать не только наибольшую эффективность, но и максимальную безопасность его эксплуатации. В этой статье мы рассмотрим несколько схем, разной сложности, которые можно использовать, в зависимости от вида и сложности системы отопления.

Рис.1 Схема обвязки котла в открытой системе с естественной циркуляцией

Наиболее простой является схема обвязки твердотопливного котла для одноконтурной системы отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией теплоносителя. Как правило, в таких системах используются металлические (чаще всего – стальные) трубы относительно большого диаметра, соответствующего диаметру выходного и входного патрубков котла. Лучше всего, если их диаметр будет одинаков. Это позволит, наряду с другими факторами, снизить гидравлическое сопротивление и создать лучшие условия для естественной циркуляции. Такие схемы отличаются максимальной простотой и в обвязке котла необходимо стараться избегать лишних элементов, в той или иной мере препятствующих естественному движению теплоносителя. Поэтому, необходимо по минимуму использовать запорную или регулирующую арматуру и только в местах, где без нее обойтись нельзя. Также, нежелательно присутствие в контуре такой системы различных фильтров. Чаще всего такие системы являются открытыми. Расширительный бак в них выполняет функцию создания избыточного давления и отвода воздуха, поэтому устанавливается в наиболее высокой точке, на максимально возможной высоте (под потолком или на чердаке).

На рис. 1: 1 — котел; 2 — дымовая труба; 3 — подающая труба (диаметр 40-50 мм); 4 — «обратка» (диаметр 40-50 мм); 5 — труба (1/2); 6 — расширительный бак открытого типа.

В системах с комбинированной циркуляцией

Рис.2 Схема обвязки для открытой системы с комбинированной циркуляцией

Более сложной является схема для системы с комбинированной (совмещенной) циркуляцией, так как она уже предусматривает наличие в ней специального циркуляционного насоса, а также необходимых элементов его обвязки (байпаса, запорной арматуры, фильтра механической очистки, воздушного клапана). Байпас с циркуляционным насосом может быть установлен, как на подающей трубе, так и на «обратке», в зависимости от наличия места для монтажа и удобства дальнейшего обслуживания.

Воздушный клапан включается в состав байпаса в том случае, если он устанавливается на горизонтальном участке трубы и в конструкции самого насоса не предусмотрена возможность стравливания воздуха.

В случае отсутствия электроэнергии, кран на прямой трубе байпаса открывается и система работает с естественной циркуляцией. Вместо крана в этом месте иногда устанавливают клапан, открывающийся автоматически, при отсутствии электричества.

На рис. 2: 1 — котел; 2 — дымовая труба; 3 — подающая труба; 4 — «обратка»; 5 — труба 1/2″; 6 — расширительный бак; 7 — запорная арматура; 8 — циркуляционный насос; 9 — фильтр; 10, 11 — возможные места расположения байпаса на «обратке» или подающей магистрали.

Если система отопления является закрытой, то в нее вместо обычного открытого расширительного бака устанавливается герметичный мембранный. Это позволяет обеспечивать заданное избыточное давление (обычно оно составляет около 1,5 бар (0,15 МПа). Кроме того, такая схема должна обязательно включать блок безопасности (предохранительный клапан, манометр, воздушный клапан).

В последнее время, все чаще применяется обвязка твердотопливного котла полипропиленом, то есть полипропиленовыми трубами и фитингами. Этот материал стал довольно популярным, так как не подвержен коррозии, удобен в монтаже и имеет относительно не большую стоимость.

В этом случае необходимо помнить о таких особенностях твердотопливных генераторов тепла, как большая инерционность и сложность быстрого регулирования температуры горения топлива, а значит и теплоносителя. Поэтому при обвязке такого котла полипропиленом, необходимо помнить, что выходящая из него подающая труба должна быть металлической на расстоянии не менее 1,5 м или до первого разветвления. «Обратка» может быть полностью пластиковой, так как в ней температура жидкости редко превышает 70-80 °С. Но внутренний диаметр ее должен соответствовать внутреннему диаметру металлической подающей трубы.

Схемы обвязки в системах с гидроразделителем

В более сложных системах, включающих в себя несколько контуров (ветвей) часто используют схемы обвязки твердотопливных котлов с гидравлическим разделителем, в виде цилиндрической емкости, в верхнюю часть которой подается нагретый теплоноситель, а в нижнюю – охлажденная жидкость из системы. Из верхней части гидроразделителя вода подается на гребенку (коллектор) и распределяется между контурами, а из нижней – на приемный патрубок котла. Такие схемы, как правило, используют для закрытых систем с принудительной или комбинированной циркуляцией. Ниже представлены два возможных варианта.

Вариант 1

Рис.3 Схема обвязки котла с гидроразделителем (вариант 1)

На рис.3: 1 — котел; 2 — подающая труба; 3 — блок безопасности; 4 — кран; 5 — воздушный клапан; 6 — гидроразделитель; 7 — обратная труба; 8 — циркуляционный насос; 9 — фильтр; 10,11 — краны для слива и подачи воды; 12 — мембранный бак.

Вариант 2

Рис.4 Схема обвязки с гидроразделителем (вариант 2)

На рис.4: 1 — котел; 2 — дымовая труба; 3 — нагретая вода; 4 — блок безопасности; 5 — кран; 6 — воздушный клапан; 7 — циркуляционный насос; 8 — трехходовой термовентиль; 9 — гидроразделитель; 10 — «обратка»; 11 — мембранный бак; 12 — подача холодной воды в систему; 13 — сливной кран; 14 — бойлер; 15 — теплый пол.

Схема с теплоаккумулятором

Иногда в систему водяного отопления включают так называемую буферную емкость или теплоаккумулятор. Это позволяет аккумулировать тепловую энергию во время работы твердотопливного котла и использовать ее для обогрева помещения в промежутках между топкой. Схема обвязки твердотопливного котла с теплоаккумулятором, обычно, включает в себя запорную и регулирующую арматуру, насосные группы с блоком управления, обеспечивающие включение или отключение того или иного контура и эффективную работу всей системы.

Рис.5 Схема обвязки котла в системе с теплоаккумулятором

На рис.5: 1 — котел; 2 — блок безопасности; 3 — эл.щит; 4 — буфферная емкость (теплоаккумулятор); 5 — циркуляционный насос; 6 — трехходовой термовентиль; 7 — блок управления; 8 — краны; 9 — мембранный бак; 10,11 — насосные группы.