Установка твердотопливного котла в частном доме

Базовая схема обвязки твердотопливного котла

Для наилучшего понимания процессов, что происходят во время работы теплогенератора, мы покажем на рисунке его обвязку, а затем разберем назначение каждого элемента. В том случае, когда отопительный агрегат – единственный в доме источник тепла, то для его присоединения рекомендуется использовать следующую базовую схему:

Итак, первым на пути движения теплоносителя от котельной установки встречается группа безопасности. Она состоит из трех деталей, установленных на одном коллекторе:

• манометр – для контроля давления в сети;
• автоматический клапан для сброса воздуха;
• предохранительный клапан.

При работе твердотопливного котла всегда присутствует риск перегрева теплоносителя, особенно на режимах, близких к максимальной мощности. Это связано с некоторой инерцией горения топлива, ведь при достижении требуемой температуры воды или внезапном отключении электричества сразу прекратить процесс не удастся. В течение нескольких минут после прекращения подачи воздуха теплоноситель еще будет нагреваться, в этот момент и возникает риск парообразования. Это приводит к росту давления в сети и опасности разрушения котла или прорыва труб.

Чтобы исключить аварийные ситуации, обвязка котла на твердом топливе обязательно должна включать в себя предохранительный клапан. Он настраивается на определенное критическое давление, чье значение указано в паспорте теплогенератора. Как правило, величина этого давления в большинстве систем равно 3 Бар, при его достижении клапан открывается, выпуская пар и лишнюю воду.

Далее, в соответствии со схемой, для правильной эксплуатации агрегата необходимо организовать малый контур циркуляции теплоносителя. Его задача – не допустить попадание холодной воды из домовой системы отопления в теплообменник и водяную рубашку котла. Это возможно в 2 случаях:

• при запуске отопления в работу;
• когда вследствие отключения электроэнергии останавливается насос, вода в трубопроводах остывает, а потом подача напряжения возобновляется.

Если топка и теплообменник изготовлены из стали, то подключение твердотопливного котла к системе отопления через трехходовой клапан защищает их от низкотемпературной коррозии. Явление возникает, если на внутренних стенках камеры сгорания образуется конденсат из-за разницы температур. Смешиваясь с летучими фракциями и пеплом, влага образует слой накипи на стальных стенках, который очень тяжело счищается. При этом металл подвергается коррозии и сокращается срок службы изделия в целом.

Схема работает по такому принципу: пока вода в рубашке котла и в системе холодная, трехходовой клапан позволяет ей циркулировать по малому контуру. После достижения температуры 60 ºС узел начинает подмешивать на входе в агрегат теплоноситель из сети, постепенно наращивая его расход. Таким образом, вся вода в трубах прогревается постепенно и равномерно.

Это интересно: Выбор топлива для твердотопливного котла: изучаем развернуто

Чертежи твердотопливных котлов длительного горения

Продолжительную работу устройства с теплообменником на одной партии дров обеспечивает специальная конструкция:

• увеличенная емкость топливной камеры – вмещает в 2 раза больший объем закладки;
• нестандартное направление разжигания – дрова прогорают вертикально вниз.

Огонь охватывает верхний слой топлива. За счет дозированной подачи воздушного потока образуется ровное, несильное пламя. Нижний объем закладки постепенно нагреваются по мере прогорания дров.

Классический

В стандартных чертежах устанавливают тепловой генератор в форме цилиндра. Прямоугольный корпус для классических котлов длительного горения не подходит.

Оборудование работает следующим образом:

• топочную камеру наполняют дровами и разжигают сверху;
• в процессе прогорания топлива посредством телескопической трубы на него опускается груз с отверстием для циркуляции воздуха;
• кислород через дымоход поступает в топку под воздействием естественной тяги или вентилятора;
• теплообменника в классической схеме нет, вода для отопления нагревается напрямую.

Помимо дров для растопки используют торф или кокс.

Фото 1. Классический твердотопливный котел длительного горения с дровами в топочной камере и отсутствием теплообменника.

Пиролизный

В газогенераторных приборах дрова тлеют медленнее. Происходит выделение горючего дыма, который поступает в отдельную зону и вырабатывает дополнительную тепловую энергию. Конструкция включает:

• Загрузочную камеру. В ней происходит процесс пиролизного сжигания топлива.
• Отсек дожига. Здесь сгорает газ.
• Теплообменник. Выполняют в виде «рубашки». Внутри теплообменника нагревается вода для последующего выхода в сеть.
• Устройство подачи воздуха. Обеспечивает поступление первичного (в топку) и вторичного (в камеру дожига) потока.
• Дроссельная заслонка. Для регулировки скорости и объема кислорода на этапе первого розжига топлива.
• Приспособления для управления температурой и мощностью оборудования.

Две камеры разделяет огнестойкое перекрытие с форсункой и отверстиями. От вторичного воздушного потока зависит скорость нагрева воды внутри теплообменника.

Фото 2. Пиролизный котел, оснащенный загрузочной камерой, теплообменником, камеры разделены огнестойким перекрытием.

Шахтный

Устройства, работающие по принципу обычного сжигания топлива, проще пиролизных. Конструкция включает:

• Топку. Эта зона занимает от 50% объема оборудования и чаще имеет прямоугольную форму. Ее высота незначительно меньше длины целой конструкции.
• Люк для загрузки топлива. Его устанавливают сверху или сбоку относительно топки.
• Зольник. Камера, куда естественным путем попадает зола с остатками углей. Ее оборудуют под топкой.
• Колосник. Выполняет функцию разделительной решетки между внутренними секциями котла.
• Дверца. Размеры подбирают с учетом возможности одновременного доступа и к зольной, и к нижней части топочной камеры. Чтобы регулировать объем воздуха, на дверцу устанавливают шибер.
• Секция с теплообменником. В проектах шахтных котлов используют конструкции водяного или жаротрубного типов. В камере теплообменника выполняют отверстие для поступления угарных газов.
• Дымоходная труба из металла или кирпича с заслонкой.

После загрузки и розжига топливо выделяет горючие газы. Через отверстие они поступают в камеру с теплообменником, нагревая последний. Дым отдает энергию и выходит наружу через трубу, а горячая вода поступает в отопительную сеть.

Фото 3. Котел длительного горения шахтного типа с теплообменником, в котором топливо выделяет горючие газы после розжига.

Выбор схемы отопления для котла отопления в частном доме

Сам котёл – лишь элемент системы отопления. Без труб и радиаторов, по которым циркулирует теплоноситель, его работа бесполезна. Поэтому разводку отопления нужно предусмотреть заранее, перед покупкой агрегата, дающего тепло. Задача облегчается тем, что отопительный контур для всех типов котлов имеет больше сходств, чем различий.

Гравитационная схема

Чаще всего такую схему используют для связки с твердотопливным или жидкостным котлом. Если подойти к вопросу строго, с учётом сохранения КПД, то современные газовые котлы не предполагают самотёчную циркуляцию теплоносителя. Во многих настенных и напольных моделях с электронным управлением уже встроен циркуляционный насос, который в принудительном порядке прогоняет воду или антифриз по трубам и радиаторам. В условиях частого отключения электроэнергии такой котёл будет бездействовать.

Общий вид гравитационной схемы

Тем не менее, во многих домах продолжают работать гравитационные схемы в связке с газовым энергонезависимым котлом простого типа с механическим управлением. С применением отопительных труб большого диаметра в системе создаётся достаточное давление воды для запуска газовой горелки. В старых системах брались трубы сечением 100 – 150 мм, которыми опоясывались комнаты по периметру. Теплоотдача такой конструкции невелика, зато сама она надёжна и долговечна. При установке радиаторов диаметр подающих труб должен быть не менее 40 мм для снижения гидродинамического сопротивления.

В гравитационных системах обязательным элементом является расширительный бачок. Если вода в системе достигает больших температур, в бак поступают её излишки из-за увеличившегося объёма. Бачок страхует систему от протечек и разгерметизации в случае скачкообразного повышения давления. В системах открытого типа бачок всегда расположен в верхней точке.

Гравитационная схема однотрубная. Это значит, что теплоноситель последовательно проходит все радиаторы, а потом возвращается через “обратку”. Для монтажа батарей при такой системе используют байпасы – обходные трубы с запорной арматурой, благодаря которым можно производить демонтаж и замену батарей без остановки котла и слива теплоносителя. Также на каждом радиаторе ставят кран Маевского для стравливания воздуха скапливающегося внутри разводки.

Кран Маевского

Схема с принудительной циркуляцией

Единственный минус этого типа отопительной разводки – зависимость от наличия напряжения в бытовой электросети. Помимо котла, вторым важным узлом такой схемы является циркуляционный насос, который врезается в “обратку” перед возвращением её в котёл. Современные насосы бесшумны, производительны и потребляют электроэнергии так же, как лампочка накаливания. Зато благодаря такому устройству появляется возможность сделать выбор в пользу двухтрубной системы. В этом случае обвязочная труба проходит через все отапливаемые помещения дома. От неё к каждой батарее подаётся отдельный поток горячей воды, а из неё остывший теплоноситель сливается в “обратку”, которая и есть та самая вторая труба в схеме. Это позволяет равномерно распределить тепло по всем радиаторам и поддерживать даже в самых дальних от котла помещениях одинаковую температуру.

Расширительный бачок при наличии циркуляционного насоса делается в обязательном порядке закрытым, чтобы можно было создать опредёлённое давление в системе. На случай превышения нормальных показателей предусмотрен аварийный клапан сброса давления.

Наглядное представление двухтрубной схемы

В обеих схемах должен быть предусмотрен подпиточный узел, через который в систему заливается теплоноситель. Если используется вода, то для наполнения трубопроводов врезают патрубок от водопроводной сети, установив на входе систему фильтрации. При использовании антифриза устраивают входной клапан с запорной арматурой, а закачку производят с помощью погружного насоса “малютка” или другого насосного оборудования.

Особенности монтажа

Монтаж твердотопливного котла с насосом может быть проведен только в закрытой системе. Принудительная циркуляция имеет следующие плюсы:

1. 1. Помещение будет прогреваться равномерно, теплоноситель двигается с высокой скоростью.
2. 2. Нет необходимости применять большие трубы. Лучше всего использовать изделия из полипропилена, а не пластиковые.
3. 3. Монтаж производится максимально просто, не нужно размещать трубы под уклоном.

Установка такого контура не исключает возможности перейти на самотекущий режим при неисправности насоса или сбое в энергосистеме. Подсоединение циркулирующего насоса происходит параллельно и с отсекающими вентилями на байпасе.

Обычно насос монтируется в трубопровод в области обратной трубы около котла, так как в этом месте наименьшая температура. Такой подход позволяет сэкономить ресурсы прибора. Кроме того, это наиболее безопасно, поскольку при размещении на подающую трубу пары будут перекрывать циркуляцию, если произойдет закипание жидкости в котле. Перед насосом в области обратной магистрали ставится фильтр.

2.1

Коллекторная разводка

В разветвленном трубопроводе с большой длиной единственного насоса может быть недостаточно. В такой ситуации монтируют несколько устройств, иногда могут даже ставить по одному на каждый контур (отдельно на теплый пол, ГВС, радиаторы). Теплый пол имеет температуру около 50 градусов, поэтому насос можно установить на входе в контур.

Коллектор состоит как минимум из обратной и прямой гребенок. У их торцов размещены необходимые магистрали, к штуцерам параллельно подсоединяются обратные и прямые контурные трубы. На входе в коллектор размещаются предохранитель и манометр. На противоположной стороне на теплую гребенку устанавливают воздухоотвод, а на холодную — кран, предназначенный для слива энергоносителя из оборудования. Чтобы в контурах был различный температурный режим, в трубы ставят краны для регулировки.

Другой вариант, позволяющий настроить разные температурные режимы, — это гидрострелка. Для этого трубу с большим сечением размещают вертикально и соединяют ее с обраткой котла и прямой трубой. К корпусу в различных областях подсоединяют контуры. Чем выше подключение, тем более горячим будет энергоноситель.

В маленьких контурах температурный режим можно настроить другим способом. Нужно соединить торцы гребенок с байпасом. Если открыть вентиль, тогда жидкость из обратки смешается с горячей водой из подающей трубы.

2.2

Группа безопасности

Приборы контроля уровня безопасности нужны для того, чтобы обеспечить защиту трубопровода от последствий проблем с давлением, предотвратить перегрев ТТА-устройства и нормализовать температуру. Также приспособления не позволяют образовываться конденсату. Чаще всего это происходит из-за чрезмерно высокой температурной вилки между обраткой и подачей. Нормальная дельта температур должна быть равна 20 градусам. К категории группы безопасности относятся следующие устройства:

• воздухоотвод;
• регулировочная арматура, включая клапаны термостатического назначения;
• аварийный теплообменник;
• предохранитель для сброса избытка давления;
• контрольный манометр.

Как избежать проблем при строительстве и эксплуатации

Оборудование устанавливают только на бетонное основание. Стальной прокат не выдерживает вес и котел проседает. Это приводит к потере плотности соединений и повреждению труб.

Использовать самодельную дверь для топки и зольника не рекомендуют. Малейшие неровности снижают эффективность сжигания дров.

Кроме того, возможно выпадение углей через щели с последующим возгоранием. При самостоятельном изготовлении дверцы ее делают строго под отверстие, обеспечивают заслонками и теплоизоляцией между слоями.

Если котел с теплообменником используют в локальной отопительной сети, циркуляционный насос устанавливают на обратку. Так устройство работает в щадящем режиме на протяжении 6 или более лет. Для решения проблемы низкотемпературной коррозии на байпасе (перемычке) устанавливают трехходовой термостатический клапан и настраивают на 55 градусов.

Стойкий запах креозота и задымление в котельной говорят о низком качестве топлива. Дешевые деревянные шпалы не подходят для обогрева и образуют зольно-угольные остатки на стенках менее, чем за сутки горения. Чтобы исключить теплопотери через дымоход, последний оборудуют заслонкой. Она предотвращает выход нагретого воздуха, снижает скорость сжигания топлива.

Подключение твердотопливного котла к системе

После того, как монтаж твердотопливного котла своими руками будет завершен, а дымовая труба займет свое место, можно переходить непосредственно к подключению оборудования к общей системе. Главное, о чем следует помнить – в работающий котел, особенно если в нем чугунный теплообменник, не должна подаваться холодная вода. В противном случае, из-за перепада температур на стенках топки образуется липкий конденсат, который смешается с сажей. Он будет снижать эффективность котла, а отчистить его достаточно сложно.

В связи с этим, требования к установке твердотопливного котла предусматривают типовую схему обвязки с байпасом и трехходовым клапаном. Его выставляют на фиксированную температуру в 50-55º, так что теплоноситель будет двигаться по малому кругу до тех пор, пока его температура не достигнет нужных показателей, после чего клапан начнет его постепенно разбавлять холодным потоком из отопительного контура.

Стоит отметить, что при обвязке пеллетных котлов особое внимание нужно уделить подключению горелки и автоматики. Нередко изделия европейских брендов оборудованы автоматическими системами пожаротушения, подключенными к центральному водопроводу

Поэтому, чтобы разобраться, как правильно установить твердотопливный котел пеллетного типа, стоит проконсультироваться с представителем фирмы производителя.

Для подключения котла понадобится также установка расширительного бачка, запорной арматуры и циркуляционного насоса. После этого контур заполняют водой и нагнетают в нем давление в 1 Бар. По завершении работ для проверки работоспособности выполняют пробный запуск системы.

Схемы отопления частного дома

Зависимо от того, за счет чего циркулирует теплоноситель внутри замкнутого контура, бывает СО с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае циркуляция происходит за счет разницы плотности холодной и горячей воды, а во втором случае – работает насос. Если вы хотите произвести систему отопления частного дома самостоятельно, то необходимо сделать тщательный расчет оптимальной схемы СО.

Разводка отопления – важный элемент в системе. Она бывает двух типов:

• однотрубная. В частных домах используется не часто, так как при такой разводке температура в радиаторах различается. Такой вариант подойдет для домов, которые небольшие и имеют мало помещений;
• двухтрубная. Этот вариант – достаточно материалоемкий. Но для регулирования температуры в отдельных помещениях система подходит.

Однотрубная схема газового отопления частного дома имеет один существенный недостаток – нижние радиаторы нагреваются менее, так как в них поступает уже немного охладившаяся вода. А если у вас двухэтажный частный дом, то на разных этажах комнаты также будут прогреваться неравномерно. Если вы хотите оборудовать отопление газом своими руками, то такая схема будет намного проще.

Кроме того, при прокладывании трубопровода тратится мало материалов. Проблема неравномерного прогревания радиаторов решается при помощи установки перемычки, увеличения числа секций. А чтобы циркуляция теплоносителя происходила быстрее, применяется циркуляционный насос.

Что касается искусственной циркуляции, то здесь использование насоса необходимо. Такие схемы достаточно просты в установке, но они имеют несколько недостатков. К ним относится все тот же неравномерный прогрев, а также – появление воздушных пробок и зависимость от электрического снабжения.

Очень часто можно встретить такой вариант, как ленинградская разводка отопительной системы (ленинградка). Смысл этой системы состоит в том, что в замкнутой на котел трубе циркулирует вода. К ней подключается отопительное оборудование (радиаторы), через которое теплоноситель будет идти параллельно к питающему контуру. Система является довольно эффективной для частного дома.

Следующая схема – двухтрубная. В данном случае радиаторы будут греться равномерно, но затраты на прокладывание труб будут выше. Регулирование нагревания отдельных радиаторов отопления можно производить при помощи специальных запорных вентилей.

Что еще необходимо в системе

Обвязка котла будет неполной, если в ней не будет крана для слива и заполнения системы. И лучше, если они будут раздельными. Конкретное место установки зависит от строения системы, но есть определенные правила:

Кран для слива делают в самой нижней точке

Это очень важно, если систему отопления надо будет консервировать на зиму — необходимо чтобы в ней оставалось как можно меньше теплоносителя. Если система будет работать зимой постоянно обычно к одному из радиаторов приделывают кран (с патрубком или без) Это и будет место слива системы.
Такой кран для слива системы можно установить в любом удобном месте (на обратном трубопроводе)
Если в системе отопления будет использоваться вода, обычно подключается вход от водопровода

В случае с настенным газовым котлом для этого есть специальный патрубок со стационарным краном. Холодную воду подключают к этому входу, при необходимости подпитки кран открывают на короткое время. Если используется котел без специального патрубка, в трубопроводе подачи (желательно повыше) также устанавливают кран. Как вариант — на отрезке трубы, которая идет на расширительный бачок.

Один из вариантов установки крана для заполнения системы отопления

В некоторых системах слив и залив системы делают из одного крана. Это возможно, если есть насос, которым закачивается теплоноситель и есть манометр, по которому можно контролировать создаваемое давление. При наличии отдельного крана для залива системы в высокой точке можно ее заполнить и самотеком.

Устройство и принцип работы

Невзирая на разнообразие дровяных котлов, устройство у них практически не различается. Любой агрегат состоит из камеры сгорания топлива, водного теплообменника, дымохода и зольника. По устройству простейший дровяной котел представляет буржуйку, где при сгорании дров нагревается вода и поступает в систему отопления. Показатель эффективности такого оборудования невелик, а расход топлива – значительный. Поэтому современные агрегаты оснащаются функцией длительного горения и имеют более сложное устройство. Дрова загружаются в топку, где сгорая, отдают тепло теплообменнику, который встроен в котел. К теплообменнику подсоединяются трубы, предназначенные для подачи горячей воды в общую систему отопления жилища. Она оснащена радиаторами, расширительным баком и трубами.Кроме нагрева теплоносителя котел и дымоход обогревают помещение, в котором они расположены. В результате сгорания дров образуется дым, который с помощью дымохода отводится наружу, а сажа оседает на стенках этой конструкции. Стоит отметить, что большое скопление сажи в дымовой трубе уменьшает тягу и риск ее возгорания.

Чистка дымоходных каналов осуществляется благодаря специальным отверстиям – закрытым заслонкам. Для этого применяются щетки и ерши. За счет современных технологий к топливу добавляют специальные составы, способные при сгорании очищать дымоходные каналы изнутри.

Подача холодной воды и отвод горячей воды из теплообменника осуществляется за счет патрубков. Современное оборудование оснащено автоматикой, которая максимально упрощает обслуживание дровяного котла:

• Датчик температуры. Подает сигнал на вентилятор подачи воздуха;
• Датчик давления. Сигнализирует о превышении нормального показателя;
• Датчики давления воды.

На эффективность дровяных котлов влияет вид и качество топлива. Если для отопления предназначены дрова, нельзя использовать торфяные брикеты и уголь. Это значительно понижает эффективность оборудования. Также нельзя использовать для отопления плохо просушенные дрова – при сгорании образуется много пара и сажи, в результате чего котел будет нуждаться в частой чистке.

Сборка дымохода

Системы одностенных и теплоизолированных дымоходов собираются по технологии «труба в трубу». Для того чтобы конденсат и смолистые выделения не стекали внутрь, стальной дымоход собирается способом «по конденсату». Это касается и вертикальных частей от тройника. Тогда как элементы между тройником и котлом собираются по технологии «по дыму».

Монтаж твердотопливных котлов отопления на этапе установки дымоотводного канала может предусматривать выполнение гильзовки. При этом следует оставить зазор. Когда используются элементы сэндвич, для их скрепления следует применять саморезы или заклепки.

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».

В заключение

При подключении твердотопливного котла можно использовать одну из известных сегодня схем. Между баком и котлом в системе отопления лучше установить предохранительную линию, которая будет располагаться максимально близко к водонагревателю. Соединение агрегата с расширительным баком осуществляется наиболее коротким путем, врезать краны и предохранительные клапаны на этом участке запрещено. Если поднять бак по каким-либо причинам невозможно, то в прямую трубу врезается циркуляционный насос. В противном случае откроется путь для всасывания воздуха в верхние батареи.

Насос должен располагаться на трубе возврата, ближе к котлу отопления. Это обусловлено тем, что при таком раскладе система будет продолжать работать без принуждения, даже если произойдет сбой в подаче электричества. Этот агрегат устанавливается по обводному пути, тогда можно будет осуществить отключение от сети, а обвод перекрыть кранами.