Строение твердотопливного котла валтек


При проектировании систем отопления, особенно в частных домах, часто можно столкнуться с такой ситуацией: проект выполнен на очень высоком уровне, все сноски на месте, размерные привязки расставлены, раскладка трубопроводов выполнена и сбалансирована, гидравлические расчеты сведены в таблицы. Но вот открывается страница с общей схемой системы отопления, и на месте её «сердца» стоит лишь обозначение «существующий источник тепла» или просто «котёл».

Чаще всего в качестве источника тепла в частных домах (и иногда даже в квартирах) устанавливают газовые котлы. Немного реже, но, тем не менее, ещё один встречающийся вариант — твердотопливные. Рассмотрим их принципиальные схемы на рисунке 1 и на рисунке 2.

Как можно увидеть, общий принцип работы этих котлов при должном упрощении схож между собой. Холодный теплоноситель приходит в котел, при помощи теплообменника нагревается до требуемой температуры и поступает дальше в систему отопления. На первый взгляд, всё просто и логично, но в данном случае есть определенные нюансы, которые требуют пристального внимания к себе. Так что же может пойти не так?


Для ответа на этот вопрос необходимо углубиться в химию протекающих процессов. Природный газ, что сжигается в горелках, и благодаря которому происходит нагрев воды, на 70-98% состоит из метана (CH4), но кроме этого он также содержит и другие вещества, входящие в его состав, такие как водород (H2), сероводород (H2S), углекислый газ (CO2), азот (N2) и другие вкрапления. При сжигании такой газовой смеси происходят следующие химические реакции:

CH4 + O2 → CO2 + H2O (пар)
2H2 + O2 → 2H2O (пар)
H2S + O2 → SO2 + H2O (пар)

В данной реакции Н2О в виде пара уходит через дымоход, предусмотренный котельным оборудованием, тогда как CO2 — диоксиду углерода (он же углекислый газ), что в 1,5 раза тяжелее воздуха, намного сложнее покинуть камеру сгорания. И в ней данный газ имеет возможность вступить в следующую реакцию:

CO2+ H2O (жидкость) → H2CO3

Так откуда же в камере сгорания может взяться жидкая вода, благодаря которой образуется Н2СО3 — угольная кислота?

Для рассмотрения этого вопроса необходимо отступить немного назад и рассмотреть схему и принцип работы системы отопления с физической точки зрения.


В идеальном варианте параметры теплоносителя системы отопления могут выглядеть как на рисунке 3.

Однако такие параметры система будет иметь только после прогрева всех помещений и вхождения всех элементов в рабочее состояние. Ведь если рассмотреть случай, когда система только запускается, и все помещения ещё холодные, то на рисунке 4 можно увидеть, что для нагрева помещений в самом начале работы системы будет затрачиваться куда больше тепла, чем в момент, когда эти помещения уже будут прогреты, и необходимо только поддерживать заданную температуру. Соответственно, теплоноситель, возвращающийся обратно в котел при запуске непрогретой системы, имеет гораздо меньшую температуру. Именно в этот момент котельное оборудование наиболее подвержено опасности. Из-за большого перепада температур в обратном трубопроводе и камере сжигания на поверхности теплообменного аппарата конденсируется влага, которая, в свою очередь, имеет прямой доступ к продуктам сгорания газа.

CO2+ H2O (жидкость) ↔ H2CO3

Именно этот конденсат, выступивший на стенках теплоообменника, при взаимодействии с СО2, образует Н2СО3, известную как угольная кислота.

Кроме того, если обратить внимание на другие продукты сгорания, то можно увидеть образование следующих веществ:


SO2+ H2O (жидкость) ↔ H2SO3 (сернистая кислота)

А при высоких температурах, которые обеспечивает горелка газового котла, возможна следующая реакция:

2SO2+O2 → 2SO3
SO3+H2O ↔ H2SO4 (серная кислота)

Таким образом, из безвредного конденсата, выступающего на пластинах теплообменника, получаются достаточно едкие (хотя и не сильно концентрированные) кислоты, разъедающие элементы котла, приводя его в полную негодность. Всё вышеописанное также справедливо и для твердотопливных котлов, поскольку при сгорании древесины (в разном процентном отношении, в зависимости от её типа) выделяются всё те же окись углерода (CO2), пары воды (H2O), сернистый газ (SO2) и азот (N2). Соответственно, все химические реакции в камере твердотельного котла будут происходить схожим образом.

Следует отметить, что для чугунных теплообменников, часто используемых в твердотопливных котлах, также актуальна и другая проблема: из-за большого перепада температур на подаче-обратке тело чугунного теплообменника из-за свойств материала (высокая теплопроводность, но низкая пластичность) может просто растрескаться, приведя всё котельное оборудование в полную негодность.

Существует изрядное количество способов для защиты котельного оборудования от значительного перепада температур. Одним из самых простых является установка трехходового клапана.


Задача и принцип его работы заключается в том, чтобы удержать температуру теплоносителя в требуемых пределах на момент запуска системы путем подмеса более горячей воды к более холодной. Количество подмешиваемого теплоносителя определяется степенью открытия клапана. Регулировать подъем штока, благодаря которому осуществляется открытие/закрытие клапана, возможно как вручную, так и при помощи термоголовок либо сервоприводов в зависимости от требований системы.

Ассортимент термостатических трехходовых клапанов VALTEC обозначен серией MR, в которую входит три клапана, отличающихся конструктивно и технически.

Чтобы разобраться в принципе их работы, рассмотрим схемы с применением данных клапанов, как на рисунке 6.

Технически клапан MR01 имеет нерегулируемый байпас, т.е. часть теплоносителя, даже при поднятом положении штока (термоголовка или сервопривод ещё не отработали на заданную температуру), будет циркулировать через всю систему и подмешивать часть холодного теплоносителя, пришедшего из вторичного контура. Однако можно заметить, что установка данного клапана позволила уменьшить перепад температур на входе/выходе из котла с 60°С до 40°С. Как было указано выше — чем меньше значение перепада температур, тем меньше конденсата будет появляться на стенках теплообменника. Тем не менее, значение в 40°С всё ещё велико, и для его уменьшения рассмотрим следующую схему (рис. 7):


Клапан VT.MR02 выполнен таким образом, что весь теплоноситель будет циркулировать по малому контуру.

Таким образом, теплоноситель, поступающий из котла, приходит обратно в котёл, защищая теплообменник как от большого перепада температур, так и от его следствия — конденсата. В данном случае поставленная нами задача — избавление от конденсата — уже решена. Но, как и во многих других схемах, в данной — нет предела совершенству. Для регулирования движения потоков теплоносителя в данной схеме нет другого варианта, кроме как делать это вручную. Но каждый раз ходить к котлу и перенастраивать клапан на ту или иную позицию совсем неудобно, да и всегда есть вероятность про это забыть. Поэтому клапаны также снабжены возможностью подключения арматуры, избавляющей нас от этой обязанности.

В данной схеме был использован клапан VT.MR03, имеющий регулируемый байпас, что не дает теплоносителю поступать из вторичной системы до тех пор, пока клапан находится в открытом положении. Для того, чтобы регулировать температуру поступающего теплоносителя и автоматически производить открытие/закрытие клапана, когда эта температура будет изменяться, на клапан VT.MR03 была установлена термоголовка с выносным датчиком VT.5012. При помощи этого датчика на термоголовку будет поступать информация о температуре теплоносителя, приходящего в обратный трубопровод первичного контура, и по достижению заданного значения (60°С — рабочее значение температуры обратного теплоносителя) клапан будет закрываться и пускать теплоноситель во вторичный контур непосредственно к отопительным приборам.


Таким образом, в момент запуска системы трехходовой клапан пустит весь теплоноситель на прогрев котельного оборудования для избегания завышенного значения перепада температур, что может повлиять на работоспособность оборудования. Когда же котельный контур прогреется до рабочих температур, трехходовой клапан автоматически переключится на снабжение остальной системы отопления.

Кроме того, для больших котельных установок, у которых расход теплоносителя превышает значение 10 м?/ч, в ассортименте VALTEC есть клапаны серии VT.MIX. Назначение данного клапана схоже с серией MR — смешение или разделение потоков. Клапаном серии MIX можно управлять как вручную при помощи ручки, установленной на клапане, так и с помощью сервоприводов (рекомендуемая модель VT.M106).

В заключение хочется отметить, что не всегда увеличение количества элементов в системах ведет к их надежности. Однако существуют технические решения, позволяющие существенно повысить рабочий ресурс оборудования и сделать ещё один шаг к комфорту и надежности систем отопления, подающих тепло в наши дома.

Опубликовано в журнале «Вестник арматуростроителя» № 3 (38)

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», №3 (38) 2017

Источник: armavest.ru

Варианты обвязки твердотопливного котла

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления выбирается, в зависимости от технических характеристик отапливаемого здания. При выборе, обращают внимание на несколько параметров:


  1. Тип циркуляции теплоносителя.
  2. Вид отопительной системы.
  3. Одновременное использование радиаторного обогрева и системы теплых полов.

Выбор обвязки влияет на теплотехнические характеристики и параметры системы обогрева, поэтому, к побору подходящей схемы, нельзя относиться легкомысленно.

По типу циркуляции теплоносителя, принято различать следующие схемы:

  • Обвязка твердотопливного котла отопления с принудительной циркуляцией – система требует использования циркуляционного насоса, нагнетающего давление в водяном контуре. Преимуществом данной схемы является равномерное прогревание всех участков отопления, независимо от удаленности от котла.
  • Гравитационная система отопления – используется естественная циркуляция теплоносителя. Преимуществом подключения твердотопливного котла к системе отопления с самотечной циркуляцией, является полная энергонезависимость, а также, отсутствие необходимости в дополнительных капиталовложениях, во время монтажа.
    Недостатком – необходимость в тщательном соблюдении углов и уклонов труб, а также, возможность применения исключительно в радиаторном отоплении.

Кроме распределения систем по типу циркуляции теплоносителя, принято разделять еще несколько схем по схожему признаку:

  • Открытая система – циркуляция осуществляется естественным способом или при помощи циркуляционного насоса. При этом, в водяном контуре отсутствует давление. Схема обвязки твердотопливного котла с открытой системой, укомплектовывается расширительным баком открытого типа.
  • Закрытая система – подключение твердотопливного котла к закрытой системе отопления, осуществляется с использованием расширительного бака мембранного типа, поддерживающего стабильные параметры давления в водяном контуре.

По своему устройству или принципу подключения, принято различать еще несколько распространенных схем обогрева:

  • Обвязка твердотопливного котла в однотрубной системе – в данном случае, подача теплоносителя осуществляется последовательно. Нагретая жидкость поступает из радиатора в радиатор, постепенно остывая. К последней батарее подключается обратный трубопровод, по которому, остывший теплоноситель возвращается к котлу.
    Преимуществом однотрубного решения является сокращение расходов на проведение монтажных работ и эстетичный внешний вид (трубы можно спрятать в стену или пол). Недостатком, является неравномерный прогрев водяного контура.
  • Обвязка твердотопливного котла двухтрубной системой отопления – в данной схеме, к каждому радиатору подводится как подача, так и обратка теплоносителя. В результате данного способа монтажа, обеспечивается более равномерное прогревание на всей протяженности водяного контура.
    Разводка труб от твердотопливного котла по дому двухтрубным методом, требует больших материальных затрат на приобретение строительных материалов.

Существуют современные системы обвязки твердотопливных котлов с использованием гидрострелки и коллекторной группы. Такие решения используются, если планируется подключение водяных контуров, использующих принцип высоко и низкотемпературного нагрева. Гидрострелка устанавливается в систему отопления с теплыми полами.

При выборе системы отопления с твердотопливным котлом, ориентируются на следующие моменты:

  1. Стоимость работ по обвязке.
  2. Теплотехнические характеристики помещения.

Схема обвязки без теплоаккумулятора

При выборе способа обвязки твердотопливного отопительного котла, одним из решающих факторов является наличие теплоаккумулятора. Если буферная емкость не предусмотрена, система обогрева, делается с использованием малого и большого круга отопительной системы. Монтаж малого круга осуществляется по следующим правилам:

  • Сразу после котла, на подачу системы обогрева устанавливают группу безопасности.
  • Буквально, через 1,5 м трубопровода, устанавливают тройник. Трубой соединяют подачу и обратку системы отопления.
  • На соединяющую трубу устанавливают клиновидный кран, для контроля интенсивности циркуляции теплоносителя по малому кругу отопления.
  • На обратку устанавливается трехходовой смесительный клапан, подключенный к трубе, соединяющей подачу и обратку.

Принцип работы данной схемы заключается в следующем:

  • После включения котла, нагретый теплоноситель циркулирует по малому кругу отопления. Трехходовой клапан препятствует, чтобы холодная, не прогретая вода, поступала в теплообменник. Большая разница в температуре на подаче и обратке, приводит к тому, что котел начинает «плакать». Образовывается большое количество конденсата, что негативно влияет на теплообменник.
  • Теплоноситель, постепенно прогревается и после нагрева свыше 60°С, открывается трехходовой клапан. С этого момента, начинает работать большой круг системы отопления.
  • Малый круг отопительной системы, продолжает функционировать как узел подмеса, предотвращающий закипание теплоносителя, и уменьшая разрыв между температурой на подаче и обратке.

Обвязка с бойлером косвенного нагрева

Схема обвязки твердотопливного котла с буферной емкостью, несколько отличается от предыдущего варианта. По сути, буферная емкость или бойлер косвенного нагрева, представляет собой обычный термос, в котором вода нагревается и хранится для определенных целей.

Простая обвязка твердотопливного котла с баком теплоаккумулятором, заменяет собой малый круг отопления и производится следующим образом:

  • Емкость устанавливается между котлом и системой отопления.
  • К верхней части бойлера, подключается подающий трубопровод, к нижней, обратка системы.
  • На обратку устанавливают два циркуляционных насоса. Производительность насосного оборудования должна быть разной. Настройки выставляются таким образом, чтобы движение теплоносителя в буферной емкости, осуществлялось сверху вниз. Добиться этого можно, поставив циркуляционный насос большей производительности перед накопителем, а меньше, после него.

Обвязка твердотопливного котла с бойлером косвенного нагрева, выполняет несколько важных функций:

  • Уменьшает разницу температур на подаче и обратке системы обогрева.
  • Позволяет аккумулировать полученное тепло и подмешивать горячую воду в систему отопления, после прогорания дров в котле.

Обвязка котла на твердом топливе с бойлером косвенного нагрева, является стандартом подключения в западных странах. У отечественного потребителя, схема не пользуется широкой популярностью, за счет относительно высокой стоимости приобретения и установки необходимого оборудования.

Обвязка тт котла совместно с электрокотлом

Принципиальная схема обвязки, включающая установку и параллельное использование электрокотла, вместе с тт агрегатом, пользуется огромной популярностью. Преимуществом данного решения, является возможность применения дешевого твердотопливного котла. А после сгорания дров или угля в топке, при отсутствии возможности подложить новую порцию топлива, осуществляется автоматический переход на электричество.

Обвязка выполняется следующим образом:

  • Два котла подключаются параллельно.
  • В электрокотле вмонтирован циркуляционный насос. Для твердотопливного агрегата, потребуется установить насосное оборудование.
  • Чтобы предотвратить появление дублирующего потока теплоносителя, при одновременном включении двух циркуляционных насосов, устанавливается специальный клапан, перекрывающий прохождение потока. В данном случае, обратный клапан в системе отопления нужен для того, чтобы при одновременной работе двух котлов, не происходило застаивание теплоносителя в котловом контуре. Потребуется установить две арматуры. Один клапан устанавливают на подающий трубопровод от электрокотла, второй, на обратку, идущую к твердотопливному котлу.
  • Работоспособность системы будут обеспечивать два термодатчика. Комнатный датчик подключают к электрокотлу. При падении температуры в комнатах ниже установленного минимума, автоматически запускается нагрев теплоносителя с помощью электричества. Чтобы предотвратить потери тепла, на насос для тт котла, также устанавливают термодатчик, отключающий циркуляцию теплоносителя при остывании топочной камеры.

Какой трубой делать обвязку котла на твердом топливе

Нет строгих правил, регламентирующих какую именно трубу использовать для обвязки тт котла. Существует всего одна рекомендация, связанная с реальным опытом эксплуатации.

Участок малого круга отопления, изготавливают с использованием металлической обвязки (сталь, медь). Делается это, чтобы при закипании теплоносителя и возникновении аварийной ситуации, трубы не испортились и сохранили герметичность под воздействием высоких температур. Материал остальной части трубопровода, можно выбрать по желанию.

Наиболее распространенными вариантами обвязки являются:

  • Металлопластик – обвязка металлопластиковыми трубами, отличается простотой и скоростью монтажа. При наличии необходимого инструмента, все работы легко выполнить самостоятельно. Ставить металлопластиковые трубы стоит, только если в системе предусмотрено наличие буферной емкости, снижающей вероятность перегрева теплоносителя.
  • Медь – обвязка медной трубой, обеспечит максимальную теплоотдачу системы отопления. Материал выдерживает температуру до 300°С, не окисляется. Недостатками считаются высокая температура нагрева поверхности трубы, а также требования, связанные с запретом применения фитингов, изготовленных из алюминия.
  • Полипропилен – подключение полипропиленовыми трубами, является наиболее востребованным вариантом обвязки. Трубы лучше, чем металлопластик выдерживает перегрев, подходят для отопительных систем любого типа, независимо, от выбранного теплоносителя.
    Правильная обвязка твердотопливного котла полипропиленом, требует, чтобы участок подачи и обратки возле котла, изготавливался из металла. После этого, с помощью переходников, подключают полипропилен. Используют бесшовный материал, предназначенный для отопительных систем (трубы для ГВС использовать запрещается).

Ввиду того, что, нагрев теплоносителя часто достигает температуры закипания жидкости, обвязать твердотопливный котел лучше трубами из металла. Но, так как данный вариант не всегда возможен, допускается использование аналогов. Применение полипропилена со стекловолокном, в системах обогрева с котлом на твердом топливе, показало себя одним из надежных и оптимальных способов обвязки.

Как и чем утеплить трубы

Утепление труб выполняют с помощью мерилона или любого другого утеплителя, предназначенного для этих целей. Если трубопровод укладывают в грунт, как в случае отдельно стоящей котельной, тогда, для дополнительной защиты, используют ПЭТ с большим диаметром.

ПЭТ труба защищает от механических повреждений. Утеплитель является своеобразной защитой от выпадения конденсата, предотвращения ожогов при случайном прикосновении к трубам, а также, уменьшения теплопотерь. Фиксируют изоляцию с помощью хомутов или вязальной проволоки.

Необходимые агрегаты и узлы для обвязки тт котла

Полный перечень арматуры для обвязки котла с системой, зависит от выбранной схемы, наличия или отсутствия буферной емкости и другого оборудования. При стандартном подключении, потребуются следующие узы:

  • Термостатический или термосмесительный клапан – необходим для стабилизации нагрева теплоносителя и предотвращения перегрева, и закипания последнего.
  • Расширительный бак – предусмотрен в любой схеме отопления. Мембранный расширительный бак монтируют в закрытых системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. В гравитационных схемах, в высшей точке водяного контура, устанавливается открытая емкость.
  • Циркуляционный насос – устанавливается в закрытых и открытых системах с принудительной циркуляцией жидкости в водяном контуре. Некоторые решения, как использование буферной емкости, двух параллельно подключенных котлов, требует установки сразу двух модулей циркуляционного оборудования.
  • Обратный клапан – координирует направленность теплового потока жидкости. Используется при подключении мембранного бака. Предотвращает появление дублирующего потока при одновременном подключении электрического и твердотопливного котлов.
  • Коллектор – используется при одновременном подключении теплых полов и радиаторов. Без коллектора, не обойтись при изготовлении лучевой системы отопления, когда к каждому отопительному прибору ведет свой отдельный трубопровод. Коллектор в системе отопления нужен для большинства современных схем обогрева.
  • Воздухоудалитель – автоматический клапан, входящий в стандартную комплектацию группы безопасности. В автоматическом режиме, стравливает воздух из системы отопления.
  • Клапан подпитки системы – контролирует давление и общий объем теплоносителя в системе. При падении ниже минимального значения, открывается и дополняет водяной контур жидкостью.
  • Датчик давления в системе – также входит в группу безопасности. Показывает номинальное давление в системе отопления, часто, первым указывает на перегрев теплоносителя. Благодаря сверке показаний термометра и датчика давления (манометра), удобно выставлять необходимый рабочий режим и настроить автоматический регулятор тяги.
  • Фильтр грубой очистки – устанавливается на обратку, непосредственно перед циркуляционным насосом. Рекомендуется, чтобы фильтр монтировался перед буферной емкостью, расширительным баком и другими чувствительными элементами отопительной системы.
  • Гидравлическая стрелка – гидрострелка в системе отопления, нужна для котлов, использующих принцип длительного горения и модуляционные настройки мощности. Практически – это устройство заменяет собой буферную емкость и имеет общий принцип работы.
  • Смесительный узел или узел подмеса – смешивает горячую и остывшую воду из отопительного когтура, чтобы предотвратить закипание и уменьшить разницу между подачей и обраткой теплоносителя.

Способы защиты тт котла и системы отопления от перегрева

Закипание системы отопления, является главным минусом применения твердотопливных котлов. Регулировать работу агрегатов достаточно сложно. Чтобы предотвратить закипание, в современных системах, используют многоуровневую защиту:
{banner_downtext}

  • Малый круг отопления – первоначально, схема предотвращает выпадение конденсата. После того, как заработал большой круг отопления, конструкция играет роль узла подмеса.
  • Группа безопасности – включает воздухоотводчик, манометр и датчик давления. При чрезмерном перегреве, повышается давление в системе, что приводит к срыванию клапана и сбросу определенного количества воды из водяного контура.
  • Мембранный бак – давление в расширительном баке в закрытой системе отопления твердотопливного котла, меняется, в зависимости от нагрева теплоносителя. Емкость подбирается из учета от общего объема теплоносителя, по специальным формулам. Давление в системе отопления должно быть не более 2 мБар. Большинство теплообменников тт котлов, не выдерживают больших параметров и деформируются при перегреве.
  • Буферная емкость – подсоединение твердотопливного отопительного котла к системе отопления через бойлер накопитель, делает фактически невозможным закипание теплоносителя.
  • Подключение циркуляционного насоса – при отключении электроэнергии, движение теплоносителя останавливается, что приводит к практически моментальному закипанию. Правила безопасности требуют подключения насоса через источник бесперебойного питания.

Что лучше залить в систему отопления при обогреве твердотопливным котлом

Система обогрева, с подключенным к ней твердотопливным котлом, может работать практически на любом типе теплоносителя. На выбор влияет несколько факторов:

  • Тип здания – в отапливаемых помещениях, целесообразнее использовать в качестве жидкости для системы отопления, обычную воду.
  • Если планируется топить здание время от времени, лучше применять незамерзающую жидкость.

Антифриз, используемый для отопительных систем, помимо своего основного качества (замерзания при -15°С), имеет еще одно свойство. Для нагрева жидкости, требуются большие затраты тепла. Соответственно, закипание антифриза наблюдается реже, чем обычной или дистиллированной воды.

Выбор обвязки твердотопливного котла влияет на безопасность и сроки эксплуатации отопительного оборудования. Расчет системы обогрева, требует привлечения квалифицированного специалиста теплотехника.

Источник: AvtonomnoeTeplo.ru

Общие сведения

Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.

принцип работы котла длительного горения

Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.

Особенности конструкции

Для понимания принципа работы твердотопливного котла предлагается рассмотреть его конструкцию, в состав которой входит несколько элементов.

Топка

Это название применяется к камере, где происходит сгорания топлива. Обычно она выполняет также роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для подачи топлива, зоны выведения продуктов сгорания, колосника, емкости для сбора золы и воздушного отверстия. Когда твердое топливо сгорает, это способствует нагреванию стенок топки. В дальнейшем тепловая энергия передается воде в специальной рубашке, которая окружает топку со всех сторон.

Водяная рубашка

Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.

принцип работы твердотопливных котлов длительного горения

Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.

Система дымоудаления

Принцип работы твердотопливного котла объясняет образование внутри топки значительного количества дыма. Для удаления продуктов горения используют теплоизолированные трубы, проложенные от котла за пределы дома.

Контроль и регулировка температуры

Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.

Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.

как работает котел на твердом топливе

На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.

Разновидности твердотопливных котлов

Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.

твердотопливный котел принцип работы

По материалу изготовления:

  1. Из стали. Стоимость на стальные приборы ниже, чем на чугунные. К тому же они более просты в обслуживании: чистка проходит без особых проблем. Из недостатков можно выделить чувствительность моделей к температуре в обратной трубе: она должна быть не менее +60 градусов. Это предусматривает использование специальных клапанов для поддерживания необходимого температурного режима путем подмешивания в обратку горячей воды из подающей трубы.
  2. Из чугуна. Отличаются более высокой долговечностью, однако требуют сложный уход. Использование чугунных твердотопливных котлов рекомендуется в случае их непрерывного использования. Приобретение сверхнадежного чугунного агрегата только для аварийных случаев является непрактичным решением. С подобными задачами в состоянии справиться более дешевые стальные модели.

Принцип работы

Работает котел на твердом топливе, как правило, на дровах, торфе, отходах пиломатериалов, специальных древесных брикетах, угле и пеллетах (гранулах, изготовленных из измельченной древесины, смолы, хвои и т.п.). Особой популярностью пользуются приборы универсального типа, способные потреблять практически все виды твердого топлива.

По способу теплопередачи котлы бывают:

  • Воздушными.
  • Паровыми.
  • Водяными (встречаются чаще всего).

как работает котел длительного горения

По принципу сжигания топлива:

  • Традиционные. Работают на дровах и угле. Принцип действия такой же, как у обычной дровяной печи.
  • Длительного горения. Инновационная разработка в области оборудования для отопления. Твердотопливные котлы длительного горения имеют вид удлиненной топочной камеры, окруженной со всех сторон водяной рубашкой. При горении пламя распространяется не снизу вверх, а сверху вниз, напоминая в этом отношении процесс горения свечи. Принцип работы котла длительного горения позволяет достигать полного сгорания топлива. При этом увеличивается промежуток горения одной закладки топлива (до 7 суток). Работает котел длительного горения, как правило, при стабильно высокой температуре теплоносителя, что на порядок повышает его КПД. Бесперебойное и безопасное функционирование таких моделей достигается за счет включения в конструкцию вентиляторов для экстренного тушения, предохранительного клапана и циркуляционной помпы.

устройство котла на твердом топливе

  • Пеллетные. В качестве топлива здесь используются специальные пеллеты. Такие котлы дополнительно оснащаются автоматической системой подачи пеллет и бункером для хранения топлива. Благодаря электронным датчикам осуществляется контроль наличия топлива внутри топки. Для работы такой системы необходимо стабильное электрическое питание.
  • Пиролизные. Уникальное оборудование, где наряду с энергией от горения твердого топлива используется также тепловыделение газов. Это дает возможность небольшой объем топлива обратить в значительную порцию тепловой энергии. В результате достигается повышение КПД котла и снижение вредных выхлопов.

принцип действия твердотопливного котла

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения дает возможность применить автоматизацию. Управление агрегатами данного типа настолько простое, что его может осилить ребенок.

Итоги

Для организации системы отопления можно применить несколько схем устройства котла на твердом топливе. Любая из разновидностей агрегата представляет собой универсальный прибор, превосходящий своих электрических и дизельных собратьев в плане экономичности.

Источник: teplospec.com

Все схемы обвязки твердотопливных котлов

Существует большое количество схем подключения котлов, которые подходят для разных условий использования. Под каждое жилище разрабатывается индивидуальный проект, в котором указываются важные позиции систем с учетом регламентированных требований.

Закрытая система

При желании организовать доступную, но надежную схему обвязки твердотопливного котла с бойлером закрытый вариант может стать наиболее подходящим. Он функционирует за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя и обладает следующими плюсами:

  1. Простота и доступность монтажа контура.
  2. Отсутствие сложностей в самостоятельном обслуживании.
  3. Большой срок службы.
  4. Защита труб от коррозийных процессов.

К недостаткам относят невозможность отслеживания температуры и снижение показателей КПД из-за естественной циркуляции теплоносителя.

Закрытая схема обвязки твердотопливного котла с баком аккумулятором предотвращает негативное воздействие кислорода и лишает владельцев постройки необходимости постоянно следить за объемом воды. При обустройстве подобной системы следует придерживаться таких правил:

  1. В резервуаре должно вмещаться не меньше 10% объема теплоносителя.
  2. На подающей трубе нужно установить предохранительный клапан.
  3. Самую верхнюю точку оборудования снабжают воздухоотводчиком.

Элементы из группы безопасности, к которым относится воздухоотводчик и клапан, покупаются дополнительно — только флагманские котлы имеют их в базовом комплекте. Задача предохранительного клапана заключается в сбрасывании теплоносителя при превышении показателей давления выше допустимого уровня. Нормальное значение составляет 1,5-2 атм. Срабатывание аварийного клапана происходит при достижении отметки в 3 атм.

Еще производится обвязка котла на твердом топливе с установкой насоса. Такой вариант отличается высокой теплоотдачей жидкости, что поднимает значения КПД и делает систему энергоэффективной. Расход энергии для нагрева жидкости снижается, а необходимость монтажа труб большого диаметра исключается, поскольку гидросопротивляемость преодолевается за счет работы насоса. По мере нагревания теплоноситель не испаряется, т.к. он находится в герметичной мембране. Закрытый вариант обвязки защищает оборудование от коррозии и увеличивает его эксплуатационный срок.

Из минусов выделяют зависимость системы от источника электроэнергии и дороговизну монтажа. При этом провести работы по установке своими руками не удастся.

Открытая система с естественной циркуляцией

Устройство котлов длительного горения (КДГ) с откр. схемой обвязки пользуется особым спросом. Это объясняется тем фактом, что даже при резких скачках температурных значений или давления оборудование продолжает работать без потери герметичности. При этом эффективность работы не зависит от электроснабжения, поскольку в котел погружается твердотопливный материал.

Из недостатков открытой схемы подсоединения твердотопливного котла выделяют:

  1. Проникновение воздуха в трубы, что способствует развитию коррозии на их внутренней поверхности. Чтобы защитить систему от негативного воздействия кислорода, в расширительный резервуар помещается минеральное масло.
  2. Стремительное испарение теплоносителя, поэтому его запас нужно постоянно пополнять.
  3. Неравномерное распределение температуры в разных точках контура.

Но несмотря на ряд минусов, открытая схема монтажа дровяного или пеллетного котла пользуется популярностью. Это оправдывается простотой ее обустройства и доступной стоимостью.

Строение твердотопливного котла валтек

Схема предусматривает наличие следующих элементов:

  1. Термометры. Кроме встроенных производителем датчиков, нужно установить дополнительные на трубах обработки и подачи.
  2. Обратный клапан.
  3. Расширительный резервуар.

При обвязке полипропиленом нужно размещать вход трубы на 0,5 м ниже расположения радиаторов, чтобы обеспечить свободную циркуляцию теплоносителя. Прямая(подача) и обратка трубы фиксируются под определенным углом. Еще необходимо провести некоторые расчеты для оценки гидродинамического сопротивления со всех сторон, а также попытаться сократить количество армированных элементов.

Эффективная и бесперебойная работа оборудования зависит от места монтажа расширительного резервуара — его размещают в наивысшей точке отопительного контура.

Система с принудительной циркуляцией

Обвязывая котел «Стропува» или любую другую модель, необходимо рассмотреть вариант схемы с принудительной циркуляцией воды. Она предусматривает установку насосного оборудования на трубопроводе подачи или обратки, из-за чего интенсивность движения жидкости повышается. Так, при естественной циркуляции скорость составляет всего 0,1-0,3 м/с, а при наличии насоса — 0,7-1 м/с, что способствует появлению многих преимуществ:

  1. Возможность уменьшения диаметра труб.
  2. Сокращение времени прогрева радиаторов, отсутствие инерционности.
  3. Удобные варианты прокладки труб, большая протяженность магистралей при соблюдении оптимального давления.
  4. Минимальные уклоны трасс, поскольку движение выполняется за счет работы насоса.
  5. Возможность монтажа расширительного резервуара в котельной.

Существуют и другие плюсы, включая возможность взаимодействия с системой теплый пол. Из недостатков выделяют энергозависимость, т.к. насос работает на основе электрической энергии.

Для защиты оборудования от отключения или взрыва необходимо обустроить группу безопасности, куда входят предохранительные клапаны, средства бесперебойного питания и генераторы.

Строение твердотопливного котла валтек

Еще к минусам принудительных схем относят периодический шум. Но такие недостатки перекрываются широким выбором схем отопления, к которым относится:

  1. Однотрубный вариант.
  2. Двухконтурный (Система Тихельмана).
  3. Коллекторный.
  4. Теплые полы.

Обвязка котла с трехходовым клапаном: порядок и схема.

Поскольку твердотопливные котлы работают не постоянно, а периодически, они постоянно подвергаются воздействию влаги в виде конденсата, что приводит к коррозийным процессам. Остывшая вода из обратки передается теплообменнику и оседает на его стенках. Чтобы предотвратить негативные последствия, можно задействовать трехходовой клапан.

Это обычный регулируемый вентиль с 2 входами и 1 выходом. Получая соответствующий сигнал, клапан выполняет открытие канала подачи и исключает появление точки росы. При запуске системы циркуляция теплоносителя по маленькому кругу приостанавливается.

Строение твердотопливного котла валтек

Трехходовые клапаны могут задействоваться и для изменения температуры теплоносителя, который отправляется к потребителю. В таком случае оборудование настраивается на работу в противоположную сторону, когда холодный теплоноситель из обратной трубы перемещается в подающую.

Система с трехходовым клапаном обеспечивает эффективный прогрев жидкости в бойлере в случае неработоспособности или планового отключения радиаторов. При повышении температуры до нужных значений клапан снова вступает в работу и возвращает теплоноситель в систему отопления. Если бойлер используется ежедневно и круглогодично, этот вариант обвязки окажется высокоэффективным.

Схема с буферной емкостью

Из-за плохой управляемости котлов хозяевам нужно постоянно следить за объемами топлива и интенсивностью тяги, что вызывает ряд проблем при их использовании. Чтобы погружать больше дров и не беспокоиться по поводу риска закипания теплоносителя, можно установить буферную емкость (теплоаккумулятор).

Буфер-это герметичный резервуар, который отделяет агрегат от пользователей. За счет большого объема емкость может собирать избыточную тепловую энергию и перемещать ее непосредственно к радиаторам. Для регулировки температуры задействуется узел смешивания, работающий на базе трехходового клапана.

Обвязка с бойлером

Обвязка котла полипропиленом с бойлером косвенного нагрева подходит для разных видов систем отопления. Для реализации такой схемы бойлер «Майбес» (или любой другой) соединяется с  системами отопления и ГВС, а в водонагревателе размещается змеевик для эффективной подачи теплоносителя в магистраль.

После прохождения по отопительному контуру горячий теплоноситель передает тепловой потенциал воде. В некоторых случаях резервуар оснащается ТЭНами, позволяющими иметь доступ к ГВС в теплый период года.

Строение твердотопливного котла валтек

Выполняя монтаж твердотопливного котла своими руками, необходимо придерживаться такой инструкции:

  1. Подготавливают место монтажа бойлера.
  2. Организовывают разводку, отмечая соответствующими цветами источники горячей и холодной жидкости.
  3. Фиксируют тройник и сбрасывающий клапан, тщательно покрывая все зазоры герметиком.
  4. Прикручивают краны воды.
  5. Подключают оборудование к электроснабжению и закрепляют термостат с автоматикой.
  6. Выбирают режим нагрева.
  7. Проверяют систему на работоспособность.

При соблюдении общих советов монтажные работы будут безошибочными.

Коллекторная схема

Если котел будет оснащаться несколькими параллельными ветками с радиаторным оборудованием, системой теплого пола и прочими устройствами, понадобится выполнить балансировку контуров. В противном случае жидкость будет перемещаться по пути наименьшего сопротивления. Чтобы реализовать ее, необходимо задействовать специальные распределительные устройства с 1 входом и несколькими выходами — коллекторы.

Использование этих деталей расширяет возможности подключения циркуляционного оборудования и позволяет поставлять тепловой агент с одинаковой температурой. Минусом подобной обвязки считается более сложная конструкция и дороговизна оборудования.

Иногда котел обвязывается гидрострелкой, которая становится посредником между котлом отопления и владельцами помещения. Гидравлическая конструкция размещается вертикальным образом и соединяется с входным и напорным патрубками. При этом врезка выполняется на любой высоте.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Среди большого количества схем подключения вариант монтажа теплоаккумулятора для ТТ-котла пользуется большим спросом.

С помощью этого способа можно уменьшить расходы на отопление и снизить напряжение при пиковых нагрузках. Чтобы система работала долго и качественно, важно правильно выбрать оборудование, руководствуясь личными требованиями и регламентом.

Еще необходимо составить проект обвязки, где будут указаны базовые места размещения рабочих узлов.

Строение твердотопливного котла валтек

Как удешевить обвязку

Чтобы удешевить обвязку, можно применить трехходовой клапан с упрощенной конструкцией, который не нуждается в подключении накладного термодатчика и термоголовки. В нем установлен термостатический элемент, который настроен на рабочий режим с фиксированным значением +55…+60°C.

Использование такой детали позволяет снизить стоимость обвязки ТТ-котла, но лишает потребителей возможности регулировки температуры термоголовкой.

Еще можно подключить 2 агрегата, которые работают на разном топливе:

  1. Дровах или природном газе.
  2. За счет электричества.

Подключение буферного резервуара с обвязкой медными или полипропиленовыми трубами (специалисты рекомендуют выбирать варианты с медью) позволяет одновременно обслуживать разные системы в доме: радиаторы, теплый пол, бойлер. Однако подобный вариант требует больших вложений и используется редко.

Источник: kotle.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.