Подключение буферной емкости к твердотопливному котлу

Наиболее сложный вариант системы отопления в частном доме – схема от твердотопливного котла. Такой теплогенератор имеет ряд особенностей, из-за чего в обвязку приходится вводить дополнительные элементы. Часто вместе с ним подключают резервный агрегат, функционирующий на другом виде горючего.

Твердотопливный котел работает на дровах или торфе.

Система отопления твердотопливным котлом

Теплогенераторы этого типа работают на:

• дровах;
• торфе;
• брикетах;
• угле.

Загрузка и розжиг топлива производятся вручную.

Сложность обвязки обусловлена спецификой работы твердотопливного котла:

• Тепловой инерционностью. В отличие от газового и жидкотопливного, прибор нельзя быстро потушить. Даже при закрытой воздушной заслонке дрова продолжают какое-то время гореть, выделяя большое количество тепла. Это повышает вероятность перегрева рабочей среды и, как следствие, ее закипания и резкого роста давления в системе. Обвязку дополняют охлаждающим змеевиком, аварийным контуром и другими элементами для экстренного сброса тепла.
• Зависимостью КПД от производительности. Максимальная эффективность наблюдается только в режиме номинальной мощности. Если котел притушить, прикрыв воздушную заслонку, сгорание топлива становится неполным. Это приводит к падению КПД и увеличению количества сажи в выхлопе. В систему интегрируют теплоаккумулятор, накапливающий производимую котлом энергию и порциями отдающий ее отопительному контуру.

Сложность обвязки обусловлена зависимостью КПД от производительности.

Требования к месту установки котла

Теплогенератор на твердом топливе нельзя располагать в жилых комнатах, ванной или кухне.

Для него выделяют отдельное техническое помещение, соответствующее таким требованиям:

• наличие 1 входа шириной от 80 см;
• объем – от 15 м³ + 0,2 м³ на каждый кВт производительности, но не менее 7 м³;
• высота потолка – от 2,5 м;
• приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать 3-кратный воздухообмен и поступление кислорода, необходимого для сгорания топлива;
• предел огнестойкости стен, перегородок и перекрытий – 0,75 часа.

В котельной держат средства пожаротушения. Не допускается наличие над ней помещения или чердака.

Вентиляционные отверстия располагают:

• приточное – не выше 50 см от пола;
• вытяжное – не ниже 40 см от потолка.

Преимущества системы отопления

Обогрев твердым горючим имеет следующие достоинства:

• Независимость от внешних источников энергии. Некоторые модели автономны на 100%, т. к. не нуждаются и в электричестве.
• Низкую стоимость горючего: 1 кВт*ч от сжигания дров обходится в 0,9 руб., угля – в 1,6 руб., тогда как от сжиженного газа и солярового масла – в 2,5 и 2,8 руб. соответственно. В ряде регионов хворост и валежник можно раздобыть бесплатно.
• Функциональность. Многие отопители оснащаются варочной поверхностью.
• Безопасность. Твердое топливо не взрывается, как газ.
• Комфорт. В отличие от дизельных, котлы на дровах и угле не издают неприятного запаха.

Обогрев твердым горючим обеспечивает безопасность и комфорт.

В условиях отсутствия централизованного газоснабжения такие установки наиболее популярны.

К отрицательным сторонам системы относятся:

• Низкая степень автоматизации. Затруднена регулировка температуры теплоносителя; каждые 4-5 часов требуется подкладывать топливо.
• Грязный выхлоп. Нужно регулярно очищать дымоход и теплообменник от сажи.
• Сложная обвязка. Наличие теплоаккумулятора, аварийного контура и прочих элементов приводит к удорожанию системы и увеличению объема монтажных работ.
• Пожароопасность. Из-за риска воспламенения сажи, попадания искр на строительные конструкции и выхода огня при обратной тяге требуется соблюдать меры предосторожности.

Некоторые недостатки в меньшей степени проявляются в котлах длительного горения.

Они способны функционировать на 1 закладке 12 часов и более, пиролизные модели дают относительно чистый выхлоп.

Схема обвязки без насоса

При отсутствии электроснабжения или нестабильной работе сети сооружают отопительный контур с естественной циркуляцией теплоносителя. Другое название – гравитационный. Он не нуждается в насосе, а значит, является энергонезависимым.

Движение теплоносителя по трубам обеспечивает конвекция – стремление менее плотной нагретой среды перемещаться вверх под действием архимедовой силы. Горячую воду вытесняет из котлового бака в подачу более холодная, поступающая из «обратки».

Схема обвязки твердотопливного котла без насоса.

Необходимые инструменты и расходники

Для монтажа понадобятся:

• перфоратор;
• уровни – реечный и ватерпас;
• рулетка;
• разводной ключ «попугай»;
• отвертки, плоскогубцы;
• для полипропиленового контура – специальный нагреватель для сварки пластмассовых деталей.

• кронштейны для крепления труб и радиаторов;
• дюбели;
• пакля или сантехнический лен (ФУМ-лента не подходит из-за высокой температуры транспортируемой среды).

После нагрева объем теплоносителя увеличится. Для компенсации в систему врезают расширительный бачок.

Из-за отсутствия в гравитационном контуре избыточного давления применяют дешевый вариант открытого типа.

Также нужны радиаторы, трубы, муфты и другие фитинги.

Чтобы создать конвекцию и свести к минимуму гидравлическое сопротивление контура, его строят по следующим правилам:

• Котел располагают хотя бы на 0,5 м ниже радиаторов. В разных помещениях отметки на одной высоте делают с помощью ватерпаса.
• Первый участок от подающего патрубка прибора делают вертикальным до потолка. Это разгонный коллектор, он создает сильный конвекционный напор. Опуск делают вдоль угла того помещения, где находится первый радиатор.
• Применяют большие трубы – с внутренним диаметром 30-40 мм. С увеличением этого параметра снижается гидравлическое сопротивление.
• Горизонтальные участки монтируют с большим уклоном – 1 см/м. Это облегчит сток холодной жидкости обратно к котлу.

Котел располагают так, чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление.

Контур должен иметь минимум поворотов, арматуры и других элементов, увеличивающих гидравлическое сопротивление.

Расширительный бак размещают в самой верхней его точке. Чтобы не нарушать эстетики, резервуар часто устанавливают на чердаке. В таком случае изделие нужно утеплить.

Гравитационная система имеет ряд недостатков:

• Длина контура не может превышать 30 м.
• Тепло распределяется неравномерно, дальние от котла радиаторы холоднее ближних.
• Из-за существенного перепада температур на «подаче» и «обратке» отопитель испытывает высокие нагрузки.
• Нужны трубы большого диаметра, что приводит к удорожанию проекта и увеличению объема воды.
• Через открытый расширительный бачок в рабочую среду поступает кислород, вызывающий коррозию металлических поверхностей и завоздушивание контура.
• Невозможна эксплуатация прибора в режиме малой производительности, что требуется в межсезонье.

Схема отопления с насосом

Контур с принудительной циркуляцией лишен недостатков гравитационной системы. Длина труб и их диаметр могут быть любыми, нужно только установить мощную помпу.

Инструменты и материалы

• индикатор фазы;
• кусачки;
• стриппер (приспособление для снятия оболочки с жил) или нож.

Из инструментов вам понадобится индикатор фазы.

Нужны такие материалы и изделия:

• медные провода с сечением, соответствующим потребляемому насосом току;
• клеммы типа WAGO или самоизолирующие зажимы;
• диэлектрическая клейкая лента;
• короб для кабеля.

Кроме труб, фитингов и радиаторов, для монтажа контура понадобятся:

• Мембранный расширительный бак. Из-за создаваемого помпой избыточного давления систему делают закрытой, поэтому вариант для гравитационного отопления не подойдет. Нужен красный мембранный бак – для технической воды. Синий для питьевой стоит дороже.
• Манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан. Вместе они называются группой безопасности.
• Трехходовой вентиль с термоголовкой.
• Фильтр.

Что делать с конденсатом

«Подачу» и «обратку» соединяют перемычкой с 3-ходовым вентилем, управляемым сигналами от термодатчика. При остывании теплоносителя на впуске в агрегат ниже критической температуры клапан поменяет положение, и произойдет подмес горячего потока в холодный.

В этом режиме осуществляется и запуск котла после длительного простоя. Пока теплоноситель не прогреется, он циркулирует по малому кругу через перемычку.

Систему отопления собирают по следующим правилам:

• Используют трубы ДУ25, при большой протяженности контура – ДУ32.
• Горизонтальные участки прокладывают с малым уклоном, необходимым только для дренирования трубопровода, – 2-3 мм/м.
• Разгонного коллектора не делают.
• Группу безопасности устанавливают со стороны подающего патрубка котла не далее 0,5 м от него. Между теплогенератором и приборами запрещено размещать запорную арматуру.
• Насос с фильтром и мембранный расширительный бак подсоединяют к «обратке», чтобы они работали в щадящих условиях при относительно низкой температуре.
• Помпу размещают между 3-ходовым вентилем и отопителем.

Схема отопления твердотопливным котлом с насосом.

Нужно предусмотреть возможность аварийного сброса избыточного тепла.

Для этого используют:

• ветку с радиаторами в неотапливаемых помещениях (например, в кладовой или на веранде);
• змеевик в котловом баке, подключаемый к водопроводу с одной стороны и канализации – с другой.

На охлаждающем элементе ставят автоматически управляемый клапан, открывающийся по сигналу термодатчика.

Схема отопления с двумя котлами

Часто с твердотопливной установкой используют маломощный прибор, работающий на ином виде горючего, – электрокотел или газовый, запитанный от баллона.

Это дает такие преимущества:

• Если пользователь забудет подложить дрова, второй агрегат запустится автоматически и не даст системе остыть.
• Основной отопитель работает с максимальным КПД.

Основное оборудование подбирают не по наименее низкой, а по среднезимней температуре. Это дает возможность эксплуатировать его большую часть времени в режиме номинальной производительности, а значит, с максимальным КПД.

Схема отопления с двумя твердотопливными котлами.

Второй котел используют:

• в экстремальные холода;
• во время простоя основного отопителя из-за отсутствия горючего или в период обслуживания;
• в межсезонье (в одиночку).

Применяют разные схемы подключения:

• параллельную;
• последовательную;
• каскадную.

Обвязка первичных и вторичных колец

Эту схему применяют в сложных системах с большим числом потребителей, работающих в разных температурных режимах.

• К котлу подключают короткий контур с основными теплосъемными устройствами (например, радиаторами нижнего этажа и бойлером косвенного нагрева). Это первичное кольцо.
• К контуру подсоединяют петли – «теплые полы», поэтажные ветки с радиаторами и т. д. Это вторичные кольца.

Каждая часть оснащена своим циркуляционным насосом. В первичном кольце помпа работает постоянно, и теплоноситель здесь движется непрерывно. При необходимости запускаются нагнетатели во вторичных петлях, вызывая циркуляцию среды и здесь. Запитанные от них потребители получают тепло.

Если помпу во вторичном кольце выключить, движение воды в нем прекратится, т. к. давление в точках подсоединения к первичному контуру одинаково. Для этого их разносят на расстояние не более 4 диаметров трубопровода.

Схема обвязки первичных и вторичных колец.

Температурный режим во вторичном кольце регулируют 2 способами:

• запуском и остановкой помпы;
• изменением скорости ее вращения.

Схема закрытого контура с гравитационной циркуляцией

Часто для твердотопливного котла строят комбинированную систему. Она имеет насос, закрытый расширительный бак с мембраной и группу безопасности, но создается по правилам для контуров с естественной циркуляцией – с большими трубами и уклонами, разгонным коллектором и пр. Так поступают на случай перебоя с электроснабжением.

Для перехода на естественную циркуляцию из схемы нужно исключить помпу. Для этого делают байпас с ручными шаровыми кранами.

Схема обвязки закрытого контура.

Выбор оптимальной системы

При разработке проекта учитывают следующие факторы:

• наличие и стабильность электроснабжения;
• присутствие потребителей с непостоянным режимом работы.

В пригородных зонах, где энергетическая инфраструктура устойчива и в случае аварии быстро ремонтируется, предпочтительна система с принудительной циркуляцией теплоносителя. В отдаленных районах возможны длительные перебои, здесь лучше собрать комбинированный контур.

И только в полевых условиях, когда нет никакого централизованного энергоснабжения, применяют схему с естественной циркуляцией.

При наличии временно работающих потребителей, например «теплого пола» в бассейне, используют схемы:

• На крупных объектах – с первичным и вторичными кольцами.
• На небольших – лучевую.

Во втором случае к теплосъемным устройствам прокладывают отдельные ветви от общего коллектора, установив на них регулирующую арматуру. Все «обратки» от них тоже сходятся в 1 точке.

Дополнительное оборудование

Для повышения экономичности между котлом и контуром отопления устанавливают теплоаккумулятор – заполненную водой емкость в оболочке из минеральной ваты. Твердотоп постоянно эксплуатируется в режиме номинальной производительности с максимальным КПД, нагревая содержимое резервуара до +95°С.

Теплоаккумулятор устанавливают для повышения экономичности.

Отбор горячей воды из аккумулятора осуществляется автоматически по мере остывания среды в контуре.

В загородном доме и других небольших объектах для подключения «теплого пола» используют гидрострелку. Это коллектор, установленный вертикально. Благодаря такой ориентации температура меняется по высоте, внизу среда более холодная. К верхней части подсоединяют радиаторы, к противоположной – «теплый пол».

Правила обустройства котельной

Рекомендуется оклеить пол керамической плиткой, а стены выложить из огнеупорного кирпича. Такая мера уменьшит вероятность пожара.

Пол с деревянным или иным горючим покрытием в радиусе 1,2 м от центра топочной дверцы котла защищают настилом из стали толщиной 1,2 мм на теплоизоляционной подложке из асбеста или базальтового картона.

Стены покрывают огнестойкой штукатуркой, например, на основе вермикулита. Толщина слоя – 25 мм.

Между отопителем и стенами выдерживают следующие расстояния:

• со стороны топочной дверцы – 2 м;
• по бокам и сзади – 0,8 м.

В котельной устраивают дежурное и аварийное освещение. На случай разгерметизации контура ее оборудуют подключенным к канализации трапом или приямком глубиной 0,5 м.

Стены котельной желательно выложить из кирпича.

При мощности теплогенератора до 30 кВт дрова и уголь разрешается хранить возле котельной в ящиках из огнеупорного материала. Минимальное расстояние до топки – 1 м.

Если производительность у котла выше, для склада отводят изолированное сухое и проветриваемое помещение.

Обустройство пеллетного бункера

Существует разновидность твердотопливных котлов, не нуждающаяся в частой загрузке горючего. Они функционируют на пеллетах – гранулах из прессованных отходов.

Бункер для их хранения можно сделать своими руками из таких материалов:

• жести;
• фанеры;
• ткани на металлическом каркасе.

К резервуару подсоединяют шнековый питатель с электрическим приводом для автоматической подачи пеллет в горелку. Лучше приобрести 2-винтовую модель с воздушным разрывом, исключающим движение огня в бункер при обратной тяге.

Дополнительные рекомендации

Чтобы теплообменник не зарастал накипью, заливайте в систему только обессоленную воду. Часто домовладельцы собирают для этих целей дождевую.

По той же причине лучше приобретать модель с охлаждающим змеевиком в теплообменнике, а не с подачей воды непосредственно в бак.

Не курите в доме с системой из алюминиевых радиаторов. В них образуется водород, выходящий наружу через воздухоотводчик или кран Маевского.

В период простоя отопителя теплообмен в его баке приобретает обратное направление. Чтобы вода в контуре остывала медленнее, рекомендуется сделать байпас с кранами, по которому среда будет двигаться в обход прибора.

К слову, несложно изготовить твердотопливный котел своими руками.

Вывод

Обогрев дома котлом на твердом горючем – лучший выбор для негазифицированной местности. Дрова и уголь стоят дешевле солярового масла и не издают неприятного запаха. Чтобы реже заниматься загрузкой топлива, приобретайте теплогенератор длительного горения или пеллетный.

Также чтобы организовать, к примеру, отопление 2 этажного дома, схема с газовым котлом будет предпочтительней.

Читайте в статье

Наибольший недостаток твердотопливных котлов – их цикличность: при максимальной загрузке и горении достигается пиковая (часто избыточная) тепловая мощность, которая постоянно снижается до 0 (полное затухание) и возобновляется новой закладкой топлива. Такая цикличность не позволяет обеспечить стабильную, быстро и точно регулируемую систему отопления.

Сгладить неравномерную теплоотдачу ТТ котлов позволяет буферная емкость (она же теплоаккумулятор), накапливающая излишки тепла при пиковой работе котлоагрегата. Однако в выборе и расчете необходимого объема теплоаккумулятора есть немало нюансов.

Что из себя представляет буферная емкость для твердотопливного котла

Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это бак определенного объема наполненный теплоносителем, назначение которого – накапливать излишки тепловой мощности и в дальнейшем более рационально распределять их в целях отопления дома или обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).

Для чего нужна и насколько она эффективна

Чаще всего буферная емкость используется при твердотопливных котлах, которые обладают определенной цикличность, при чем это относится и к ТТ котлам длительного горения. После розжига теплоотдача топлива в камере сгорания быстро возрастает и достигает пиковых значений, после чего выработка тепловой энергии угасает, а при затухании, когда новая партия топлива не закладывается, и вовсе прекращается.

Исключением являются лишь бункерные котлоагрегаты с автоматической подачей, где за счет регулярной равномерной подачи топлива, горение происходит с одинаковой теплоотдачей.

При такой цикличности, в период остывания или затухания, тепловой энергии может быть недостаточно для поддержания комфортной температуры в доме. В то же время в период пиковой тепловой мощности температура в доме гораздо выше комфортной, а часть излишнего тепла из камеры сгорания просто вылетает в дымоход, что является не самым эффективным и экономным использованием топлива.

Наглядная схема подключения буферной емкости, отображающая принцип ее работы.

Наиболее понятна эффективность буферного бака на конкретном примере. Один м3 воды (1000 л) при охлаждении на 1°C выделяет 1-1,16 кВт тепла. Возьмем в пример среднестатистический дом с обычной кладкой в 2 кирпича площадью 100 м2, теплопотери которого равны приблизительно 10 кВт. Теплоаккумулятор на 750 л, разогретый несколькими закладками до 80°C и остывший до 40°C, отдаст системе отопления около 30 кВт тепла. Для вышеупомянутого дома это равно 3-м дополнительным часам тепла батарей.

Иногда буферная емкость используется и в сочетании с электрическим котлом, оправдано это при отоплении ночью: по сниженным тарифам на электроэнергию. Однако такая схема редко оправдана, поскольку для накопления за ночь достаточного для дневного обогрева количества тепла необходим бак не на 2 и даже не на 3 тыс. литров.

Устройство и принцип работы

Теплоаккумулятор – герметичный, как правило, вертикальный бак цилиндрической формы, иногда дополнительно термоизолированный. Он является посредником между котлом и отопительными приборами. Стандартные модели оснащены врезкой из 2-х пар патрубков: первая пара – подача и обратка котла (малый контур); вторая пара – подача и обратка отопительного контура, разведенного по дому. Малый контур и контур отопления не пересекаются между собой.

Принцип работы теплоаккумулятора в связке с твердотопливным котлом прост:

• После растопки котла циркуляционный насос постоянно прокачивает теплоноситель в малом контуре (между теплообменником котла и баком). Подача котла подключается в верхний патрубок теплоаккумулятора, а обратка в нижний. Благодаря этому происходит плавное заполнение подогретой водой всей буферной емкости, без выраженного вертикального движения теплой воды.
• С другой стороны, сверху к буферной емкости подключена подача к радиаторам отопления, а снизу обратка. Теплоноситель может циркулировать как без насоса (если система отопления рассчитана на естественную циркуляцию), так и принудительно. Опять таки, подобная схема подключения минимизирует вертикальное перемешивание, поэтому буферная емкость отдает накопленное тепло батареям постепенно и более равномерно.

Если правильно подобрать объем и прочие характеристики буферной емкости для твердотопливного котла, потери тепла можно свести к минимуму, что отразится не только на экономии топлива, но и на комфорте топки. Накопленное тепло в хорошо термоизолированном теплоаккумуляторе сохраняется на протяжении 30-40 часов и более.

При чем за счет достаточного, значительно большего, чем в системе отопления, объеме, аккумулируется абсолютно все выделенное тепло (в соответствии с ). Уже спустя 1-3 часа топки, даже при полном затухании, в распоряжении имеется полностью «заряженный» теплоаккумулятор.

Любой из вышеописанных типов буферной емкости может иметь большее количество пар патрубков,  что позволяет разграничить параметры системы отопления по зонам, дополнительно подключить водяной теплый пол и т.д.

Отзывы о бытовых теплоаккумуляторах для котлов

Гораздо более эффективное использование твердого топлива, что увеличивает экономию
Система оправдана лишь при постоянном использовании. При непостоянном проживании в доме и растопке, например, лишь на выходные, системе требуется время для нагрева. В случае кратковременной работы эффективность будет сомнительной.

Продление цикла и снижение частоты закладок твердого топлива
Система требует принудительной циркуляции, которая обеспечивается циркуляционным насосом. Соответственно, такая система энергозависима.

Повышение комфорта за счет более стабильной и настраиваемой работы системы отопления
Для обустройства системы отопления с использованием бойлера косвенного нагрева требуются дополнительные средства. Стоимость недорогих буферных емкостей начинается от 25 тыс. рублей + расходы на обеспечение безопасности (генератор на случай отключения электроснабжения и стабилизатор напряжения, иначе при отсутствии циркуляции теплоносителя в лучшем случае может случиться перегрев и прогорание котла).

Возможность обеспечения горячего водоснабжения
Буферная емкость, особенно на 750 и более литров имеет немалые размеры и требует дополнительные 2-4 м2 пространства в котельной.

Возможность подключения нескольких источников тепла, возможность разграничения теплоносителя
Для обеспечения максимальной эффективности, котел должен иметь по крайней мере на 40-60% большую мощность, чем минимально необходимая для отопления дома.

Подключение буферной емкости – процесс несложный, его можно произвести без привлечения специалистов

Как выбрать буферную емкость

Расчет минимально необходимого объема

Наиболее важным параметром, с которым стоит определиться сразу – объем емкости. Он должен быть как можно большим для максимизации эффективности, но до определенного порога, чтобы мощности котла хватало для его «заряда».

Расчет объема буферной емкости для твердотопливного котла производится по формуле:

m = Q / (k*c*Δt)

• где, m – масса теплоносителя, после расчета ее не сложно перевести в литры (1 кг воды ~ 1 дм3);
• Q – необходимое к-во тепла, рассчитывается как: мощность котла * период его активности — теплопотери дома * период активности котла;
• k – КПД котла;
• c – удельная теплоемкость теплоносителя (для воды это известная величина – 4,19 кДж/кг*°C = 1,16 кВт/м3*°С);
• Δt – разница температур в трубах подачи и обратки котла, снимаются показатели при установившейся работе системы.

Например, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича площадью 100 м2 теплопотери, грубо, составляют 10 кВт/час. Соответственно, необходимое количество тепла (Q) для поддержания баланса = 10 кВт. Дом отапливается котлом мощностью 14 кВт и КПД 88%, дрова в котором прогорают за 3 часа (период активности котла). Температура в трубе подачи – 85°C, а в обратке – 50°C.

Сначала нужно рассчитать необходимое к-во тепла.

Q = 14*3-10*3 = 12 кВт.

В итоге m = 12 / 0,88*1,16*(85-50) = 0,336 т = 0,336 кубометра или 336 литров. Это минимально необходимый объем буферной емкости. При такой вместимости, после прогорания закладки (3ч), теплоаккумулятор накопит и распределит далее 12 кВт тепла. Для дома из примера это более 1 дополнительного часа теплых батарей на одной закладке.

Калькулятор расчета минимально необходимой емкости теплоаккумулятора

Медные внутренние теплообменники накопительного бака.

После подбора объема, второе, на что стоит обратить внимание – наличие теплообменников и их количество. Выбор зависит от желаний, требований к СО и схемы подключения бака. Для самой простой системы отопления достаточно пустой модели без теплообменников.

Однако если в контуре отопления планируется естественная циркуляция, нужен дополнительный теплообменник, поскольку малый контур котла может функционировать лишь при принудительной циркуляции. Давление в таком случае выше, чем в отопительном контуре с естественной циркуляцией. Для обеспечения ГВС или подключения теплых полов также потребуются дополнительные теплообменники.

Максимально допустимое давление

При выборе буферной емкости с дополнительным теплообменником, следует обратить на максимально допустимое рабочее давление, которое должно быть не ниже, чем в любом из контуров отопления. Бак моделей без теплообменников в большинстве случаев рассчитаны на внутреннее давление до 6 бар, чего более чем достаточно для среднестатистической СО.

Материал внутренней емкости

На данный момент существует 2 варианта изготовления внутреннего бака:

• мягкая углеродистая сталь – покрыта непромокаемым антикоррозийным покрытием, имеет более низкую себестоимость, используется в недорогих моделях;
• нержавеющая сталь – более дорогая, но более надежная и долговечная.

Некоторые производители также устанавливают в емкости дополнительные средства защиты стенок. Чаще всего это, например, магниевый аноидный стержень по центру бака, обеспечивающий защиту стенок бака и теплообменников от нарастания слоя твердых солей. Однако такие элементы нуждаются в периодической очистке.

Другие критерии выбора

После определения с основными техническими критериями, можно обратить внимание на дополнительные параметры, повышающие эффективность и комфорт от использования:

• возможность подключения ТЭН для дополнительного подогрева от электросети, а также дополнительных контрольно-измерительных приборов, которые монтируются резьбовым или муфтовым (но ни в коем случае не сварным) соединением;
• наличие слоя теплоизоляции – в более дорогих моделях теплоаккумуляторов между внутренним баком и наружной оболочкой имеется слой теплоизолирующего материала, способствующий еще более долгому сохранению тепла (вплоть до 4-5 дней);
• вес и габариты – все вышеперечисленные параметры влияют на вес и размеры буферной емкости, поэтому стоит за ранее определиться как она будет заноситься в котельную.

Лучшие известные производители и модели

Стандартный недорогой теплоаккумулятор, отлично подходящий для твердотопливного котла в небольшом частном доме площадью до 100-120 м2. По устройству это обычный бак, без теплообменников. Объем емкости – 200 л при максимально допустимом давлении 3 бар. За небольшую стоимость модель имеет 50 мм слой полиуретановой теплоизоляции, возможность подключения ТЭН.

Hajdu AQ PT 500 C

Одна из лучших за свою цену моделей буферных емкостей, оснащена одним встроенным теплообменником. Объем – 500 л, допустимое давление – 3 бар. Отличный вариант для дома площадью 150-300 м2 с большим запасом мощности твердотопливного котла. В линейке имеются модели разных объемов.

Начиная с объема 500 л модели (опционально) оснащаются слоем полиуретановой термоизоляции + кожухом из искусственной кожи. Возможна установка ТЭН. Модель известна исключительно положительными отзывами владельцев, надежностью и долговечностью. Страна-производитель: Венгрия.

S-TANK AT PRESTIGE 300

Еще одна недорогая буферная емкость объемом 300 л. По конструкции представляет из себя накопительный бак без дополнительных теплообменников с максимально допустимым рабочим давлением 6 бар. Внутренние стенки, как и в предыдущих случаях, исполнены из углеродистой стали. Главным отличием является существенный, экологически чистый слой теплоизоляции из полиэфирного материала по технологии NOFIRE, т.е. высокого класса термо- и огнестойкости. Страна-производитель: Беларусь

ACV (АЦВ) LCA 750 1 CO TP

Производительная дорогостоящая буферная емкость объемом 750 л с дополнительным трубчатым теплообменником для ГВС, предназначенная для котлов с большим запасом мощности.

Внутренние стенки покрыты защитной эмалью, имеется высококачественный 100 мм слой теплоизоляции. Внутри бака установлен магниевый анод, предотвращающий накопление слоя твердых солей (в комплекте имеется 3 запасных анода). Возможна установка ТЭН и дополнительных контрольно-измерительных приборов. Страна-производитель: Бельгия.

Итоговая таблица

Модель
Объем, л
Допустимое рабочее давление, бар
Стоимость, руб

Sunsystem PS 200,
Болгария
200
3
38 000

Hajdu AQ PT 500 C,
Венгрия
500
3
33 000

S-TANK AT PRESTIGE 300,
Беларусь
300
6
39 000

ACV (АЦВ) LCA 750 1 CO TP,
Бельгия
750
8
178 000

Схемы обвязки и подключения

В качестве дополнительного источника тепла, например, вместо электрокотла, может использоваться трубчатый электронагреватель (ТЭН). В большинстве современных моделей уже предусмотрена его установка посредством фланцевого или муфтового крепления. Установив в соответстсвующий патрубок ТЭН можно частично заменить электрический котел или лишний раз обойтись без растопки твердотопливного котла.

Важно понимать, что это упрощенные, не полные схемы подключения. Для обеспечения контроля, учета и безопасности системы, на подаче котла устанавливается . Кроме того, важно позаботиться о работе СО в случае отключения электроснабжения, т.к. для питания циркуляционного насоса недостаточно энергии вырабатываемой термопарой энергонезависимых котлов. Отсутствие циркуляции теплоносителя и скоплении тепла в теплообменнике котла с высокой вероятностью приведет к разрыву контура и аварийному опорожнению системы, не исключено прогорание котла.

Поэтому в целях безопасности, необходимо позаботиться об обеспечении работы системы по крайней мере до полного прогорания закладки. Для этого используется генератор, мощность которого подбирается в зависимости от характеристик котла и длительности горения 1 закладки топлива.

Где купить буферную емкость для твердотопливного котла

• MirCli (https://mircli.ru/bufernye-nakopiteli/) – 8 (495) 666-2219.
• Тепломатика (https://www.teplomatica.ru/vodonagrevateli-i-kolonki/bufernye-emkosti.html) – +7 (495) 369-62-54, г. Москва, ул. Дорожная 3 корпус 1.

• Теплоторг (https://teplotorg.ru/baki/bufernye-emkosti/) – +7 (812) 612-40-02, г. Санкт-Петербург, ул. Якорная, д. 10.
• Теплодвор СПб (http://spb.teplodvor.ru/baki/bufernye-emkosti/) – +7(812)628-13-33, г. Санкт-Петербург, ул. Витебский проспект, 3 196105.

Как устроена система обогрева коттеджа без установки насосного агрегата – варианты и методика устройства

Классическая схема обогрева помещений без использования циркуляционного насоса основана на принципе движения теплоносителя под действием гравитационных сил – жидкая среда перемещается по трубам под давлением собственного веса, а подъём столба обеспечивается за счёт разницы температурных показателей. В зависимости от типа устройства контура, в него включают следующие базовые элементы:

• Твердотопливное, газовое водогрейное оборудование или электрокотёл, являющийся источником тепловой энергии.
• Трубопроводы, проложенные от котла до отопительных приборов, – подающая магистральная линия, а также в обратном порядке для транспортировки теплоносителя на повторное приготовление.
• Мембранный бачок для компенсации напряжения на магистралях открытого или закрытого типа, необходимый для компенсации и выравнивания давления в сети, а также для предотвращения гидравлического удара.
• Радиаторы отопления, являющиеся источником обогрева эксплуатируемого пространства. Теплоотдача происходит посредством прохождения через полости прибора приготовленного теплоносителя с последующей конвекцией.

Твердотопливный котёл в уровне цоколя коттеджа

В зависимости от конструктивного исполнения системы, отопительный контур с естественной (энергонезависимой) циркуляцией может быть разомкнутым или замкнутым. При устройстве и пуско-наладке закрытой схемы допускается применение этиленгликоля. В случае устройства разомкнутого контура в качестве теплоносителя выступает водопроводная вода.

Однотрубная система обогрева двухэтажного коттеджа с естественным движением теплоносителя

Рассматриваемая схема монтажа является самой простой и высокоэффективной для небольшого коттеджа. Принцип действия классической однотрубки основан на следующих физических и гидравлических процессах:

• Теплоноситель нагревается в котле, работающим от магистрального газа или твёрдого топлива.
• Нагретая жидкость стремится наверх, в результате чего весь теплоноситель в циркуляционном кольце приводится в движение.
• Нагретая жидкая среда поступает в высшую точку системы, где располагается расширительный бачок открытого типа.
• Объём воды в резервуаре задаёт естественное гравитационное давление, и вода опускается по обратной магистрали вниз, к радиаторам.

Расширительный бачок на чердаке

• При расположении конвекторов или радиаторов на расстоянии от главного стояка трубы маскируют в теле штукатурки стен под наклоном, чтобы обеспечить постоянное воздействие силы тяжести.
• Для устройства гравитационной циркуляции выбирают трубы с большим внутренним сечением, чтобы понизить гидравлическое сопротивление.
• После последовательного прохождения через все радиаторы остывший теплоноситель поступает обратно в котёл по наклонной трубе.

Главной особенностью сборки такой схемы является устройство трубопроводов без горизонтальных участков. Если на теплоноситель всегда будет действовать сила тяжести, в магистралях всегда будет присутствовать равномерное движение воды.

Виды схем обогрева помещений коттеджа с естественным (энергонезависимым) побуждением жидкого теплоносителя

Системы отопления, работающие по принципу самотёка, монтируемые в частных жилых домах, подразделяют по следующим признакам.

По типу циркуляционного контура:

Открытая система обогрева помещений

Данный резервуар периодически заполняют водопроводной водой, так как зеркало испарения имеет контактную поверхность с воздухом в помещении.

Открытый бачок позволяет не только выровнять давление в магистралях, но также способствует удалению воздушных пробок, образовавшихся при эксплуатации.

По типу принципиального устройства системы:

Несмотря на то, что такая система не всегда позволяет добиться равномерного поступления тепла в помещения, ее чаще всего применяют при организации «самотёка».

Однотрубная разводка отопления

Лучшей системой для отопления частного жилого дома является схема с закрытым контуром и двухтрубная разводка. Однако такая схема часто работает в комплексе с циркуляционным насосом. Для гравитационной циркуляции целесообразно применять разомкнутую схему с однотрубной разводкой.

Двухтрубная схема обогрева

Устройство системы, достоинства и недостатки

Схема подключения системы отопления частного дома с газовым котлом без насоса предоставляет владельцам объекта множество неоспоримых преимуществ:

• Отсутствие дополнительных звуковых воздействий при работе котельного оборудования.
• При плановом или экстренном обесточивании посёлка либо жилого дома отопление продолжает функционировать в штатном режиме. Эта особенность также позволяет хозяевам сэкономить значительные средства на оплате коммунальных услуг при длительном отсутствии.
• Котельные твердотопливные или газовые агрегаты отличаются простотой устройства и стоят значительно дешевле более сложных аналогов, рассчитанных на применение насоса. То же касается проведения их сервисного обслуживания и ремонтных работ.
• Движение теплоносителя по контуру не зависит от перепадов напряжения –циркуляция происходит непрерывно, обеспечивая равномерный обогрев каждого помещения.
• Монтаж системы также отличается предельной простотой – при разработке проекта и расчёте гидравлической части оборудование будет служить десятки лет без поломок.

Энергонезависимость схемы обогрева без насоса

Помимо преимуществ, подобная схема разводки также имеет некоторые технологические и функциональные недостатки:

• Система работает в вертикальном направлении без сильных перепадов высотных отметок. Радиус действия по горизонтали сильно ограничен – максимальное плечо транспортировки жидкой среды не может превышать 25-35 метров.
• Повышенная стоимость трубопроводов и необходимость глубокого штробления стен. При организации разводки должны применять трубы большого диаметра.
• Гидравлическое напряжение в системе задаётся расширительным бачком, устройство которого должно быть определено проектом. При некорректных расчётах или монтаже скорость транспортировки может быть ограничена, и теплоноситель не будет успевать достигать радиаторов с нужными температурными параметрами.

Несмотря на субъективные недостатки, владельцы частных жилых двухэтажных домов часто предусматривают схему разводки теплоносителя с гравитационным побуждением.

Как корректно смонтировать отопление в двухэтажном коттедже без насоса

Чтобы система отопления частного дома с газовым котлом без насоса была грамотно смонтирована, необходимо учесть следующие рекомендации экспертов:

• Для достижения полной энергонезависимости следует выбирать газовые или твёрдотопливные котлы, предназначенные для монтажа такой разводки.
• Перед покупкой оборудования и монтажом следует произвести полный расчёт всех параметров системы – высоты подъёма водяного столба, необходимый диаметр труб и углы наклона магистралей.
• При монтаже необходимо учитывать внутренний диаметр трубопроводов – он должен полностью соответствовать расчётному сечению потока теплоносителя.
• Для достижения равномерной теплоотдачи в помещения следует устанавливать радиаторы с разным количеством секций, так как по мере прохождения через отопительные приборы теплоноситель постепенно остывает.
• Наклонные магистрали необходимо укладывать в штрабы, устроенные в стенах помещений таким образом, чтобы оставаться прямолинейными по всей длине.
• Угол наклона магистралей должен быть достаточным для постоянного движения жидкости по трубам с выбранным сечением.

Установка радиаторов из чугуна в самотёчной системе

Эксперты также рекомендуют выбирать для системы отопления с естественной циркуляцией чугунные радиаторы, так как они обеспечивают лучшую теплоотдачу при медленном движении нагретой жидкой среды.

В видео можно увидеть тонкости монтажа гравитационного отопления частного дома

https://youtube.com/watch?v=DvJa5CERmEE%3Frel%3D0

Расчёт параметров отопительной системы с естественной циркуляцией

Чтобы разводка от котла без насоса была выполнена корректно, необходимо выполнить расчёт системы с последующим подбором следующих трёх параметров:

• Стандартный расчёт мощности котельного оборудования исходя из объёмно-планировочных параметров эксплуатируемых помещений. Для определения мощности водогрейного агрегата применяют формулу:
  P = Pуд х S / 10,P – искомый параметр, мощность котла.Pуд – требуемая удельная мощность для отопления каждых 10 м2 эксплуатируемых помещений. Для столичного региона данная величина составляет 1,3-1,5 кВт с учётом теплопотерь и температуры наиболее холодной пятидневки.S – суммарная площадь всех отапливаемых помещений здания.
• P – искомый параметр, мощность котла.
• Pуд – требуемая удельная мощность для отопления каждых 10 м2 эксплуатируемых помещений. Для столичного региона данная величина составляет 1,3-1,5 кВт с учётом теплопотерь и температуры наиболее холодной пятидневки.
• S – суммарная площадь всех отапливаемых помещений здания.

Определение удельной мощности котла

• Подбор типа, мощности и количества секций радиаторов в каждой комнате. Для определения данной величины эксперты рекомендуют пользоваться формулой, выведенной на основе эмпирической зависимости. Для отопления каждого кубического метра помещения в Московском регионе требуется около 40 Вт тепловой энергии. Таким образом, для отопления комнаты площадью 20 м и высотой потолков 3 м необходим радиатор мощностью 20 х 3 х 40 = 2,4 кВт.
• Определение внутреннего диаметра подающих и обратных магистралей, углов наклона. Данный расчёт отличается повышенной сложностью и предусматривает соблюдение следующего алгоритма:
  Расчёт требуемого давления в циркуляционном кольце.Определение потерь напора при прохождении через участки с гидравлическим сопротивлением.
• Расчёт требуемого давления в циркуляционном кольце.
• Определение потерь напора при прохождении через участки с гидравлическим сопротивлением.

Мембранный бачок для компенсации давления в замкнутом контуре

3. Расчёт зависимости ускорения свободного падения и протяжённости труб от скорости движения теплоносителя.

4. Подбор диаметров трубопроводов для каждой магистрали.

5. Проверка выполненных расчётов, сопоставление с нормативными требованиями.

Как правило, на многих сайтах официальных поставщиков отопительного оборудования имеются интерактивные калькуляторы и программы, которые при задании минимального количества граничных условий выдают точный результат.

В ролике можно увидеть, как производят расчёт самотечной системы обогрева помещений

https://youtube.com/watch?v=MSXhGZn47o0%3Frel%3D0

Правила устройства газового отопления и советы экспертов для корректного монтажа

При установке и пуско-наладке газового котлоагрегата для системы с естественной циркуляцией жидкого теплоносителя необходимо учитывать некоторые важные нюансы и рекомендации профессионалов:

Требования к помещению для установки газового котла

• Каждый котёл, установленный в помещении, должен быть оснащен дымоходом, требования к которому также регламентированы текстом нормативной документации.
• В помещении нужно обязательно установить газоанализатор, определяющий концентрацию газа в помещении при его утечке и подающий сигнал для прекращения его подачи.

Для предотвращения риска возгорания эксперты также рекомендуют устанавливать в помещении котельной пожарную сигнализацию.

В видео подробно рассказывают об алгоритме обвязки газового котла

https://youtube.com/watch?v=conOz7uLIfs%3Frel%3D0

Пожарная сигнализация в котельной частного дома

Паровой тип отопления

Одной из самых эффективных водогрейных установок для жилых и общественных зданий является паровой котёл, который обеспечивает приготовление теплоносителя до уровня перегретой воды. Система на основе такого котла имеет множество достоинств перед другими способами отопления:

• Высокий КПД установки и повышенная теплоотдача при конденсации пара во время прохождения через радиаторы.
• Быстрый обогрев помещений – тепловое излучение перегретой воды обеспечивает моментальную теплоотдачу.
• Установка обладает повышенным уровнем тепловой инерции – при отключении котла теплоноситель ещё долго обеспечивает обогрев помещений.
• Циркуляция происходит естественным образом, и такая система не требует насосного оборудования даже при наличии горизонтальных участков.

Несмотря на явные достоинства, подобную систему редко применяют в домах, так как она обладает рядом недостатков:

• Перегретая вода, циркулирующая по трубам, опасна, так как может вызвать сильный ожог при контакте человека с отопительными приборами.
• Высокая температура обеспечивает резкое восхождение потоков воздуха, что сопровождается постоянной циркуляцией взвешенных частиц в воздухе и образованием пыли.
• Горячий воздух слишком сухой для комфортной эксплуатации жилого помещения.
• Нередко такая система отопления вызывает преждевременный износ элементов отделки, что сопровождается разрушением штукатурки и отслоением обоев.
• При кипении вода издаёт множество посторонних шумов.
• Сложность в балансировке и регулировке системы.

Паровое отопление часто применяют на производственных объектах, где отсутствуют санитарно-гигиенические требования, а также исключен прямой контакт человека с радиаторами.

Обслуживание системы отопления частного дома

В ролике можно увидеть подробную схему устройства парового обогрева помещения здания

https://youtube.com/watch?v=lARRjX8ttQA%3Frel%3D0

Коротко о главном

Обогрев дома с естественной циркуляцией является наиболее комфортным типом инженерных систем. При корректном расчёте рабочих параметров, установке и пуско-наладке оборудования достигается полная энергонезависимость сети, что гарантирует бесперебойный обогрев. При обустройстве системы с гравитационной циркуляцией стоит обращать повышенное внимание на диаметр труб, уклон магистралей при их прокладке, а также на количество секций в радиаторных агрегатах при организации последовательного подключения в случае применения однотрубной схемы.

Вам доводилось монтировать систему отопления дома с естественной циркуляцией? Почему вы решили выбрать ее и столкнулись ли вы при ее организации с какими-то трудностями? Расскажите подробнее про свой опыт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *