Обвязка твердотопливного котла отопления – схема с теплоаккумулятором и без

Если ваш дом оборудован системой отопления с твердотопливным котлом, то установка теплоаккумулятора сможет решить многие проблемы подобного теплогенератора.

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Использование аккумуляторов тепла для системы отопления позволяет оптимизировать сжигание твердых видов топлива в котлах. Простыми словами, при наличии буферной емкости – теплоаккумулятора домовладельцу не нужно часто посещать котельную, а дрова будут сгорать в оптимальном режиме. Но для этого емкость нужно правильно подобрать, а потом и состыковать с отопительным оборудованием, что обязательно вызовет затруднения у несведущего человека. Поэтому стоит подробно разобраться, что собой представляет теплоаккумулятор для твердотопливного котла, как его подобрать и подключить к отоплению частного дома.

Зачем нужна буферная ёмкость для ТТ или электрокотла

Теплоаккумулятор работает как электроаккумулятор. При включенном котле бак собирает тепловую энергию. Внутри ёмкости (в зависимости от модели) вмещается от 200 до более чем 3000 л воды.

Нагретый теплоноситель из котла поступает в накопительный бак, покрытый теплоизоляционным слоем. Внутри емкости теплоаккумулятора горячая вода сохраняет температуру в течение 5-18 часов. Сразу после отключения котла, выступающего основным источником тепловой энергии, вода в системе отопления начинает остывать. Недостаток тепла компенсируется за счет нагретого и сохраненного в буферной ёмкости теплоносителя.

Описанный принцип работы используется по-разному. Так, теплоаккумулятор в системе отопления с твёрдотопливным котлом устанавливается по нескольким причинам:

  • после отключения ТТ котла по причине прогорания дров или угля, в ночное время суток, обогрев здания продолжается;
  • перегрев и закипание теплоносителя (частое явление при работе ТТ котла) исключается;
  • при установке накопителя с контуром ГВС, можно обеспечить горячее водоснабжение дома;
  • бак с двумя теплообменниками может одновременно подключаться к котлу, системе горячего водоснабжения и солнечным коллекторам или геотермальному насосу.

Подключение буферной емкости к электрокотлу используют с несколько другой целью — с двух тарифным счетчиком. Плата за электричество по «ночному тарифу» существенно снижается. Теплоаккумулятор устанавливают с таким расчетом, чтобы нагреть его в период льготного тарифа на электроэнергию. Экономия при грамотном расчете теплоаккумулятора составит не менее 30%, по сравнению с обвязкой электрокотла без буферной емкости.

В случае параллельного подсоединения электрического и твердотопливного котла в единую сеть отопления, накопительный бак играет роль теплоаккумулятора и гидравлического разделителя.

Для простоты расчетов объём бака и определение расхода теплоносителя высчитывают по следующей таблице:

Жилая площадь / время автономной работы

8 час

10 час

12 час

14 час

16 час

100 м²

587 л

734 л

881 л

1028 л

1175 л

150 м²

880 л

1101 л

1321 л

1542 л

1762 л

200 м²

1174 л

1468 л

1762 л

2056 л

2350 л

Схема 2

Дорабатываем схему №1 – все потребители снабжаются отдельными насосными группами – прямыми или смесительными, не зависящими друг от друга.

Простая схема обвязки твердотопливного котла отопления

Как уже отмечалось выше, схема обвязки для твердотопливного котла максимально простая и содержит следующие элементы:

  • Теплогенератор – твердотопливный котел.
  • Группа безопасности на выходе ТТ котла.
  • Подающий трубопровод – металлический участок (в случае ПП труб СО).
  • Циркуляционный насос на обратке котла.

Обвязка твердотопливного котла схема 3

Из всего этого стоит пояснить лишь 4 основных момента:

  • Группа безопасности ставится на выходе котла и не может быть отделена от котла никакой запорной арматурой.
  • Металлический участок на выходе из котлы (примерно 2-3 метра) необходим для того, чтобы в случае использования полипропиленовых труб в системе отопления они не были повреждены при закипании ТТ котла.
  • Циркуляционный насос в обязательном порядке должен быть подключен к ИБП и АКБ. В противном случае при отключении электричества ТТ котел легко перегреть и «вскипятить» систему.
  • Иногда логично добавить в стандартную систему так называемую «буферную емкость». Это не ТА, это буфер между ТТ котлом и системой отопления.

Что касается буферной емкости, то про нее уже подробно писали и вроде все «разжевали» — смотрите соответствующие материалы в категории «Твердотопливные котлы».

Обвязка твердотопливного котла схема 4

Стоит только сказать, что при наличии буферной емкости появляется возможность использования ТТ котла совместно с теплыми жидкостными полами в доме.

Обвязка твердотопливного котла схема 5

Что такое буферная емкость

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для системы отопления, — это обычный металлический бак расчетной вместительности, укрытый теплоизоляционным слоем. В простейших моделях заводского изготовления есть только патрубки для подключения теплоносителя, да гильзы под установку термометров. В буферных емкостях подороже термометры уже встроены, а самые дорогие изделия оснащаются теплообменниками в виде змеевиков. Устройство такого теплоаккумулятора показано на рисунке:

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Как видно, конструкция буферной емкости не отличается особой сложностью, оттого разные мастера — умельцы приспособились ее делать своими руками, о чем рассказано в отдельной теме.

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

  1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
  2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
  3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, то тут и пригодится буферная емкость с водой.

Не имея термоаккумулятора, мы стараемся всячески «придушить» тепловой агрегат, ограничивая подачу воздуха для горения. Мало того что это снижает его КПД до 40% (как у буржуйки), но и вызывает выброс в атмосферу токсичного угарного газа. Из-за этого часть европейских стран запретили сжигание древесины и угля в котлах отопления без буферной емкости.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

При таком варианте результаты предыдущего расчета мощности электрического котла придется удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило на обогрев дома и загрузку бака по ночному тарифу.

Системы многоконтурного отопления с теплоаккумуляторами

Еще одно неоспоримое достоинство бака накопления – это потенциальная возможность эксплуатировать его как гидрострелку.

Подобная функция является очень нужной, так как ввиду того, что корпус бака оснащен как минимум четырьмя патрубками, появляется возможность отбирать теплоноситель с нужной температурой на том или ином уровне накопительного бака. Это даст возможность оборудовать качественный контур с высокой температурой, оборудованный радиаторами, а также отопление с низкими температурами, как, например, в теплом полу.

Однако не стоит забывать и о насосах, имеющих схемы контроля нагрева, поскольку температура на разных уровнях накопительного резервуара в разное время суток, как известно, отличается. При этом функция патрубков не сводится исключительно к отводам для отопительных контуров. Сразу несколько систем котлов, оборудованных по разному типу, можно подключить к одному аккумулятору отопления.

Схема буферной емкости-аккумулятора тепла системы отопления, из нескольких баков

Некоторые умельцы делают сами или заказывают на стороне изготовление буферных баков из отрезков стальных труб большого диаметра — 300-800 мм. После установки на место баки утепляют.

Такие баки часто обходятся значительно дешевле, чем готовые буферные емкости, которые продаются на строительном рынке. Отсутствие защиты от коррозии в таких самодельных баках частично компенсируется увеличенной толщиной металла стенки.

Для защиты от электрохимической коррозии бак рекомендуется заземлить, а внутри бака разместить магниевый анод от промышленного водонагревателя. 

Буферную емкость необходимого объема можно получить, соединив трубами два и более баков меньшего размера.

Верхнюю и нижнюю части баков соединяют между собой трубами диаметром не менее чем  полтора дюйма.

Получается батарея баков, соединенных между собой подобно секциям батареи отопления.

К котловому и отопительному контурам батарея из баков подключается по диагональной схеме. Такое соединение обеспечивает одинаковое распределение температуры воды во всех баках буферной емкости.

Последний бак в батарее (бак № 2 на схеме) может выполнять функции гидравлического разделителя между радиаторной системой отопления и теплыми полами.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

  • тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
  • мощность котла отопления;
  • предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м2 достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м3. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
  • m – масса воды в резервуаре, кг;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
  • 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Основное назначение

Насколько целесообразно тратить дополнительные средства и покупать теплоаккумулятор? Какое его основное предназначение в отопительной системе и что произойдет при его отсутствии? При помощи теплоаккумулятора вы сможете достичь следующих целей:

  • Экономить до 50% затрат во время отопления помещения.
  • Исключить возможность перегрева котла, тем самым продлить его срок службы и наладить работу системы.
  • Исключить недостаточный нагрев помещения или автоматизировать прогрев на определенном уровне температуры.
  • Стабилизировать работу отопительной системы.
  • Максимально сократить периодичность загрузки топлива в котел.
  • Сделать обслуживание котла более удобным.
  • Система отопления станет безопасной.

Не стоит экономить на установке теплоаккумулятора. Его отсутствие может сказаться не только на работе отопительной системы, но и создавать риск вашей безопасности.

Важно понимать, что без буферного бака котел будет нуждаться в регулярной чистке и недоиспользовать топливо. Засорение и скопление сажи внутри котла приводит к загрязнению дымохода. Все это через несколько лет работы отразится на эффективности отопления и мощности системы. А благодаря наличию у теплоаккумулятора функции энергосбережения, вы исключаете переработку котла и экономите на ресурсах. Правильный подход к установке отопительной системы обеспечит быструю окупаемость и долгий срок службы.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора емкости не столь важны и в основном касаются разных опций. Одна из них – встроенный змеевик, нагревающий воду для хозяйственных нужд. Может оказаться полезной, если нет других средств подогрева, но для больших расходов в сети ГВС этот способ точно не подойдет. Кроме того, теплообменник отнимет часть «заряда» теплоаккумулятора, уменьшив время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Схемы подключения

Способов обвязки котла твердотопливного с теплоаккумулятором и системой отопления существует немало. Но все они производные от базовой схемы, изображенной ниже. С ее помощью легко разобраться, как эти агрегаты работают в паре, а после все смонтировать своими руками.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Источник тепла, работающий на твердом топливе, имеет традиционный котловой контур со смесительным узлом, чья задача – не допустить подачу холодного теплоносителя в котел. Затем подающий и обратный трубопроводы подключены к буферной емкости, соответственно, сверху и снизу. Таким же образом к теплоаккумулятору присоединяется система отопления, тоже оснащенная узлом смешивания. Его цель – поддерживать в системе требуемую температуру воды, подмешивая часть горячего теплоносителя при необходимости.

Важный момент. Фактическая производительность циркуляционного насоса котлового контура должна быть немного выше, чем у насосного агрегата отопительной сети. Соблюдение этого условия позволит потокам внутри теплоаккумулятора двигаться в правильном направлении (показаны на схеме белыми стрелками).

На самом деле сетевой насос будет мощнее котлового и вот почему. Сопротивление сети трубопроводов и радиаторов выше, нежели 3—5 м трубы от твердотопливного котла до теплоаккумулятора. Более высокая мощность и напор нужны агрегату, чтобы преодолеть это сопротивление. Поэтому более слабый насос котлового контура сможет обеспечить больший расход, надо только верно настроить оба агрегата. Есть 2 варианта решения вопроса:

  1. При использовании 3-скоростных насосов можно настроить их производительность переключением скоростей.
  2. Поставить на входе обратки из системы в буферную емкость балансировочный вентиль, которым и производить регулировку.

Одновременный прогрев отопительных приборов и послойная загрузка теплоаккумулятора возможна, когда потоки внутри бака движутся по горизонтали с небольшим преобладанием со стороны твердотопливного котла. Возникает вопрос – как это проверить? Возникает ответ: на обеих вводах обратки в бак надо поставить термометры (как на схеме) и выполнять регулировку, переключая скорости насосов или вращая балансировочный вентиль. Важное условие: трехходовой клапан отопительной сети нужно полностью открыть вручную.

Регулировкой необходимо добиться, чтобы температура на входе в теплоаккумулятор (Т1) была меньше, чем на его выходе (Т2). Это означает, что часть горячей воды идет на «зарядку» батареи. Подробнее обо всех моментах вы сможете узнать от эксперта, просмотрев видео:

Альтернативная схема

Данная схема обвязки буферной емкости и твердотопливного котла предложена одним из участников популярного форума. Ее особенность состоит в том, что при отключении электроэнергии работоспособность схемы сохраняется, хотя за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами стальных труб. Ниже на рисунке изображено подключение теплоаккумулятора к закрытой системе отопления, но при монтаже ее лучше сделать открытой, о чем говорит и сам автор.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Вкратце суть такова: благодаря Т-образному вводу сверху бака происходит одновременный нагрев радиаторов и «зарядка» термоаккумулятора, сделанного своими руками. Насосом котлового контура управляет накладной датчик на подающей магистрали, включая агрегат по достижении в нем температуры 60 °С. Циркуляция в сети зависит от комнатного термостата, с которым связан сетевой насос.

Примечание. Предложенная схема обвязки проверена ее создателем на собственном опыте. Все подробности ее монтажа и эксплуатации описаны автором на форуме

Правила безопасной эксплуатации

К тепловым аккумуляторам, сделанным в домашних условиях своими руками, предъявляют особые требования безопасности:

  1. Горячие элементы резервуара не должны прилегать или как-то иначе контактировать с легковоспламеняющимися и взрывоопасными материалами и веществами. Игнорирование этого пункта может спровоцировать возгорание отдельных объектов и пожар в котельном помещении.
  2. Закрытая отопительная система предполагает постоянное высокое давление теплоносителя, циркулирующего внутри. Для обеспечения этого пункта конструкция резервуара должна быть полностью герметична. Дополнительно можно усилить ее корпус ребрами жесткости, а крышку на баке оснастить прочными резиновыми прокладками, устойчивыми к интенсивным эксплуатационным нагрузкам и повышенным температурам.
  3. Если в конструкции присутствует дополнительный ТЭН, необходимо очень тщательно заизолировать его контакты, а бак – обязательно заземлить. Таким способом удастся избежать удара током и короткого замыкания, способного вывести систему из строя.

При соблюдении этих правил эксплуатация сделанного своими руками теплоаккумулятора будет полностью безопасной и не доставит хозяевам никаких проблем и хлопот.

Утепление арматуры

Рассмотрим вопрос необходимости утепления арматуры. Большая протяженность труб, много фитингов и высокие рабочие температуры в системе приводят к потерям тепла. На готовых объектах не утепленное должным образом отопительное оборудование перегревает окружающее пространство. В помещении, где установлен котел и теплоаккумулятор, температура может достигать плюс 27 градусов в сильный мороз. Топливо расходуется нерационально, а эффективность системы снижается. После утепления труб удается отвоевать несколько градусов и снизить расход топлива.

Утепляя арматуру надо помнить о том, что при работе со стороны котлов трубы сильно нагреваются, так как могут транспортировать воду горячее 100 градусов. Пенополиэтиленовая изоляция в этом случае не подходит. Ее можно ставить только в другой части контура со стороны радиаторов системы отопления. В котельной на горячие трубы лучше надеть более устойчивую к нагреву каучуковую изоляцию. Стоит дополнительно изолировать также фитинги и другую арматуру.

По технике безопасности не рекомендуется изолировать насосы. Это оборудование имеет ограничение, не допускающее превышения норматива по температуре окружающей среды. Если изолировать насосы со стороны котла, то можно слишком сильно их утеплить, а это недопустимо.

Выбор качественного оборудования

Непосредственно аккумулятор выбирают под заранее приобретенный котел твердотопливного типа и подсчитывают параметры так, чтобы он запросто мог по максимуму аккумулировать тепловую энергию, которая была выработана непосредственным источником требуемого тепла.

Приоритетом и главным критерием выбора современного и продуманного теплоаккумулятора будет сам котел, если его рабочее время теплопоступления и мощность как-то лимитированы:

  • Для выработки тепла только единственной разовой загрузки любого топлива и дальнейшим его разбором установленной системой полного отопления в течение целых суток.
  • Накопителем солнечного типа определенной и требуемой для стабильной работы котла мощности, где собирается тепло исключительно в светлое время дня и стабильно равномерным или же исключительно пиковым использованием.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Основным показателем к выбору хорошего теплоаккумулятора становится сам потребитель, когда есть необходимость покрывать установленную нагрузку теплового характера за какой-то отрезок времени.

Приобрести данное устройство необходимо в соответствии с индивидуальными потребностями, а также характеристиками установленного твердотопливного котла.

Заранее спроектируйте, какой именно теплоаккумулятор вам необходим, чтобы он смог полностью выполнять возложенные на него функции и задачи по усилению и контролю вырабатываемой тепловой энергии котлом.

Принцип работы

Как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу своими рукамиСуть работы прибора применительно к котельному оборудованию ничем существенным не отличается от принципа защиты других электрических устройств. Она выражается в принятии специальных мер по стабилизации напряжения и возможности поддерживать какое-то время его на требуемом уровне. Для этих целей используется ИБП для котлов с подключенным внешним аккумулятором, постоянное напряжение с которого преобразуется в переменное посредством электронного инвертора.

Для сглаживания колебаний напряжения в сети или защиты от его кратковременного пропадания используется принцип двойного преобразования, состоящий в следующем:

  1. Корректируемое переменное напряжение подается на сетевой фильтр, сглаживающий резкие колебания за счет ограничения ВЧ гармоник.
  2. Оно поступает на диодный мостик, преобразующий переменную составляющую в постоянную.
  3. При необходимости часть выпрямленного тока расходуется на схему зарядки дежурного аккумулятора, используемого в ситуации, когда напряжение пропадает на длительное время.
  4. Основная его часть поступает на инвертор, в котором осуществляется обратное преобразование постоянной составляющей в переменную.
  5. Полученное таким образом стабилизированное напряжение пригодно для питания твердотопливного или газового котла.

Обвязка твердотопливного котла отопления, схема

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлуВсе тепловые генераторы работают по такому принципу. Они получают необходимую для работы энергию от разного твердого топлива. Необходимо отметить, что они имеют некоторые особенности в работе, которые необходимо обязательно учитывать при подключении таких котлов к системе отопления.

Нужно отметить, что схема обвязки твердотопливного котла включает несколько элементов и устройств, которые обязательно необходимо использовать. чтобы работа системы отопления была долговечной.

Схема обвязки котла на твердом топливе, это необходимые устройства и элементы, которые вместе образуют единую систему отопления. В такую систему отопления входит:

  • Котел.
  • Циркуляционный насос.
  • Расширительный бачок.
  • Система аварийного питания.
  • Система совместного смешивания.
  • Буферная емкость.
  • Аварийный контур
  • Система защиты от коррозии.
  • Манометр, сливной кран, специальный вентиль. Это все собрано в один блок
  • Термоклапан.
  • Поплавковый кран.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...