Резервный котел, какой выбрать, как подключить…

Один единственный котел не обеспечит необходимой надежности отопления. Он должен резервироваться устройством работающем на другом энергоносителе. Только такой может быть основа отопления частного дома. Какие котлы должны быть резервными, и как их лучше включить в общую схему….

Чем топим

Точной статистики применения того или иного вида топлива в частных домах не существует, но примерную картину монтажники отопления знают. Котлы по популярности распределяются следующим образом, начиная с того, который встречается чаще всех:

• газовый;
• твердотопливный (дрова, уголь);
• электрический;
• пеллетный;
• сжиженный газ;
• солярка.

Откуда взялась большая популярность у электрического котла?, ведь электричество – самый дорогой вид топлива.
Оказывается, что этот котел не только самый комфортный в эксплуатации, но и…

Каким должен быть резервный котел

• Во многих случаях желательно чтобы резервный котел мог запускаться в автоматическом режиме. Например запускается, когда теплоноситель в системе отопления остыл до заданного значения.
• Второе требование – надежность аварийного запуска после сколь угодно большого времени простоя (чаще это годы…) Резервный котел должен включиться в любое время, также желательно в автоматическом режиме, т.е. без присутствия человека рядом.

Какие котлы плохо подходят на роль резервных

• Пеллетный котел по надежности можно назвать капризным, через некоторое время пеллеты слеживаются, ни о каком уверенном аварийном запуске не может быть и речи…
• Котлы жидкотопливные также с небольшой надежностью, автоматически чаще и не запустятся, особенно если будет значительное время простоя…
• С газовыми котлами та же история, после значительного времени простоя в магистрали концентрация чистого газа падает, нужно время чтобы вышла воздушно-газовая смесь. Т.е. запуск не автоматический, а только повторными пусками в присутствии человека…
• Твердотопливные котлы, особенно не снабженные электрической частью, имеют самую большую надежность, но для их растопки и управления ими нужно присутствие человека…

Что ставят

Электрический котел сейчас можно встретить часто потому, что он наилучшим образом подходит на роль резервного.
Он может запуститься в автоматическом режиме после сколь угодно большого простоя, почти со 100% гарантией, лишь бы было наличие электричества.

Его сейчас устанавливают повсеместно, рядом с газовым в качестве резервного во вновь строящихся домах или при проведении капитального ремонта отопления.

Его не редко можно встретить в качестве резерва или вспомогательного (дешевый ночной тариф электричества, работа по таймеру) рядом с любыми другими видами котлов, — жильцы ценят комфорт и надежность.

Даже для двухфазного питания, 4 кВт выделенной мощности зачастую устроят пользователей, чтобы предотвратить замораживание системы какое-то время (до устранения неполадок с основным котлом) в самый большой мороз.

Обычное резервирование котла

Сейчас практически всегда устанавливают газовый котел в качестве основного, где только имеется возможность подключиться к трубе. А резервом к нему выбирается электрический аппарат, так как надежность электроподачи сейчас довольно высокая.
Поэтому рекомендованная схема резервирования для новостроек:

• газовый основной, электрический резервный.

Второй популярный вариант, происходит в связи с развитием газовой сети. Там, где до подключения к газовой магистрали, эксплуатировался твердотоплиный котел (наиболее частый вариант), после подключения газа, он остается в качестве резервного. Получается надежная проверенная схема, но без автоматизирования, рассчитанная на постоянное проживание:

• основной газовый, резервный – твердотопливный.

Схема резервирования с ручным пуском

Рассмотрим, как можно подключить два котла – основной и резервный в одну схему отопления.

При ручном включении резерва в работу схема выглядит следующим образом.
Газовый и электрический (твердотопливный) котлы включаются параллельно через вентили на подаче и обратке.

Если нужно включить резерв, то вручную открываются и закрываются нужные вентили, затем выполняется ручной пуск котла.

Не редко котлы снабжаются встроенными расширительными баками, но они обычно маловаты для систем в частных домах. Чтобы не ставить в схему дополнительный, используют бак второго котла. Для этого не закрывают кран обратки на этом агрегате, т.е. оставляют его гидравлику связанной с общей схемой.

Схема включения второго котла с автоматизацией

При автоматическом включении резервного котла (без присутствия человека) схема та же, но с установкой обратных клапанов. Краны стаются отрытыми, так как при включении открывать их будет некому.

Обратные клапаны предотвращают паразитную циркуляцию по неработающему котлу. Они устанавливаются перед котлам, (неважно на подаче или обратке), но обязательно по схеме «на встречу друг к другу». Тогда отключение одного котла и включение другого может происходит в автоматическом режиме.

Схема с гидравлическим разделителем

В домах, где контуров отопления много, обычно применяется гидравлический разделитель (гидрострелка) или схема первичного кольца.

В домах с твердотопливным основным котлом может применяться буферная накопительная емкость (теплоаккумулятор).

Эти устройства позволяют согласовать одновременную работу двух котлов (в некоторых случаях). Т.е. резервный может выполнять и роль вспомогательного. Вот как это реализовывается с буферной емкостью (пример).

Но это частные случаи, а монтаж сложных схем с гидравлическими разделителями однозначно лучше доверить специалистам.

Нужна ли автоматизация включения резерва

Иногда без автоматизации включения резервного теплогенератора не обойтись, например, когда хозяев подолгу нет, а напряжение питания не слишком надежно. Остановка основного агрегата должна сопровождаться пуском вспомогательного, чтобы не заморозить систему…

Но в большинстве случаев автоматизацию делать вредно.
Как правило, котел будет находится все время под чьим-то надзором, пусть даже соседей, присматривающих за домом. Также нужно учитывать, что газовые котлы весьма надежные. По статистике один отказ в работе за годы беспроблемной эксплуатации…

В то же время автоматизация влечет за собой некоторые проблемы. Удорожание самой системы, и удорожание ее работы, — обратный клапан создает гидравлическое сопротивление, которое преодолевается насосом. Эта «мелочь», за все время эксплуатации становится «не мелочью». Происходит некоторое продавливание теплоносителя через обратный клапан по контуру котла, необходима чистка и замена клапанов, вынужденное техническое обслуживание второго агрегата из-за протока жидкости и наличия давления все это время….

Стоит ли создавать автоматизацию, чтобы возможно раз в несколько лет резервный котел включился автоматически? Пользователи при этом и будут стоять рядом и наблюдать…

Еще варианты сочетания котлов

Сейчас наиболее подходящим для резервирования является высоконадежный электрический котел. Поэтому, даже при отсутствии достаточной выделенной мощности для его полноценной работы, он окажется важным помощником для небольших домов и дач. Причем хорошо сочетается с любым видом других котлов.

Но нужно учитывать, что рядом с агрегатами, которые частенько аварийно прекращают свою работу, лучше создавать схему под автоматизированный запуск. Хозяевам не редко надоедает дежурить у капризных котлов, и они с удовольствием полагаются на автоматический запуск дорогого в работе электрического агрегата.

К капризным можно отнести

• Пеллетный котел – много механизмов, периодическое обслуживание, слеживание пеллет…
• Солярочный – обычное засорение, по причине качества топлива, плохой чистки емкостей…
• Твердотопливные с элементами автоматизации – так называемые «длительного» горения и им подобные – почему не стоит выбирать котел длительного горения

Расчет мощности электрического котла

Для обогрева жилых и офисных помещений используется оборудование с электрическим нагревателем воды. Для обеспечения баланса температуры и энергопотребления производится расчет электрокотла. При определении рабочих параметров учитывается не только площадь комнат, но и физические свойства материалов стен, пола и потолка помещения.

Что такое мощность электрокотла

Электрический котел представляет собой резервуар с теплообменником, через который прокачивается водопроводная вода или специальный теплоноситель, обладающий повышенными тепловыми характеристиками.

Котел подключается к бытовой сети переменного тока, нагревает он воду ТЭНами или электродами, изолированными от воды. В конструкции оборудования предусмотрен регулятор температуры.

Потребляемая мощность зависит от степени охлаждения теплоносителя при циркуляции по радиаторам отопления в здании. Часть энергии расходуется на тепловые потери в конструкции котла (нагрев стенок или защитных кожухов нагревательных элементов). На внешней части оборудования устанавливается информационная табличка, на которой указаны рабочие параметры изделия и потребляемая мощность.

Способы определения мощности электрокотла

Расчет рабочей мощности котла отопления выполняется для обеспечения сбалансированной системы отопления, способной поддерживать комфортную температуру в помещении при различных внешних условиях.

Оборудование должно обеспечивать равномерный прогрев комнат, изменение направления ветра не должно оказывать негативного воздействия на условия в помещениях. Перед выбором оборудования владельцу дома необходимо знать, как рассчитать мощность электрокотла с учетом особенностей помещения.

Для расчета применяются 2 основные методики:

• по площади дома или комнат, подключенных к контуру отопления и котлу;
• по объему помещений.

Вспомогательная методика определения мощности по контуру горячего водоснабжения предназначена для расчета дополнительной производительности. Полученный параметр суммируется с предварительно рассчитанным значением энергопотребления для отопления дома.

Затем проверяется способность электрической проводки, подведенной к зданию, выдержать максимальную нагрузку при работе нагревательных элементов котла.

Расчет котла по площади дома

Базовой методикой является определение мощности электрического котла отопления по площади помещений. Для определения значения используется базовое значение мощности, необходимой для обогрева комнаты площадью 10 м².

Коэффициент не зависит от климатической зоны, грубо считается, что для прогрева 10 м² необходимо затратить мощность 1 кВт. Коэффициент не учитывает теплопроводность материалов стен и высоту помещения, поэтому для уточнения расчета применяются дополнительные поправочные коэффициенты, определенные опытным путем.

Например, при высоте потолка более 2,7 м вводится дополнительный поправочный параметр, равный отношению фактической высоты к значению 2,7 м. Климатический коэффициент зависит от места расположения дома, значение находится в интервале от 0,7 для южных регионов до 2,0 — северных районов. Если нагревательный узел будет использоваться и для горячего водоснабжения, то к полученному показателю добавляется запас мощности 25-30%.

Существует другой способ подсчета, основанный на формуле S*K*100, где параметр S является площадью помещений, а K представляет собой коэффициент тепловых потерь, изменяющийся в зависимости от минимального порога температуры воздуха. За базовое значение взята цифра 0,7, используемая в местности с минимальной температурой -10°С. При понижении климатической нормы на каждые 5°С коэффициент увеличивается на 0,2.

Метод не применяется при расчете котла для помещений со следующими особенностями конструкции:

1. Наличие пластиковых или деревянных окон с дублированным стеклопакетом.
2. Использование дополнительного теплоизоляционного слоя толщиной от 150 мм, расположенного внутри или снаружи кирпичной стены (толщиной 2 размера кирпича).
3. Сохранение неотапливаемого чердачного помещения и отсутствие теплоизоляционного материала на отделке крыши.
4. Увеличение высоты жилых комнат до 2,7 м и более.

Расчет мощности котла по объему

Расчет мощности электрического котла отопления по объему жилых помещений базируется на коэффициенте тепловых потерь, который составляет:

1. От 0,6 до 0,9 — для строений из кирпича с улучшенной теплоизоляцией. В доме применяются пластиковые 2-камерные окна, может использоваться крыша из теплоизолирующего материала.
2. От 1 до 1,9 — для зданий, построенных из кирпича (двойная кладка), со стандартной кровлей и деревянными окнами.
3. От 2 до 2,9 — для помещений с ухудшенной теплоизоляцией (например, со стенами толщиной в 1 кирпич).
4. От 3 до 4 — для зданий, построенных из древесины или выполненных из гофрированного металлического листа со слоем теплоизолирующего материала.

При расчете используется формула вида V*K*T/860, где учитывается объем дома V, поправочный коэффициент K и разница температуру внутри дома и снаружи помещения. Для расчета берется минимальная температура воздуха, характерная для местоположения дома.

Полученное значение является избыточным, но в случае длительных морозов удастся поддерживать температуру в доме в заданных параметрах. Приведенная методика расчета мощности электрокотла для отопления дома не учитывает подачи дополнительной теплой жидкости для мытья посуды или душевой кабины.

Для жилых помещений в панельных или кирпичных домах расчет ведется по нормативам СНиП. Правила закладывают необходимую мощность для нагрева 1 м³ воздуха в пределах 41 и 34 Вт (для дома из панелей и силикатного кирпича, соответственно).

Затем владелец помещения проводит замеры высоты и площади, к полученному значению добавляется страховой запас 10% (на случай понижения температуры воздуха в зимнее время). При установке энергосберегающих окон допускается устанавливать котел с мощностью менее расчетной.

Для угловых помещений учитывается количество стен, контактирующих с улицей. Если на внешнюю сторону дома выходит только 1 стена, то требуется применять коэффициент 1,1. Каждая дополнительная стена увеличивает значение корректирующего параметра на 0,1. Для снижения тепловых потерь рекомендуется проанализировать помещение специальным прибором, а затем смонтировать слой изолятора.

Расчет для ГВС

Расчет электрокотла для отопления частного дома, одновременно используемого для горячего водоснабжения, учитывает следующие факторы:

1. Количество и температура теплой воды, необходимой для обеспечения жизнедеятельности проживающих в помещении людей.
2. На основании первого параметра определяется объем горячей воды +90°C, которая затем разбавляется потоком холодной жидкости для получения теплой.
3. На основании полученного значения осуществляется расчет электрического котла. При определении параметров не учитывается понижение температуры водопроводной воды в зимнее время.

Например, жилой дом ежесуточно потребляет 200 л теплой воды (Vг) прогретой до +40°С (Tг). Предполагается получение необходимой температуры путем смешивания горячей и холодной воды. Владелец планирует приобрести котел, прогревающий жидкость до +95°С (Tк), в линии холодного водоснабжения подается вода с температурой +10°С (Tх).

Объем горячей воды определяется по формуле Vг*(Tг-Tх)/(Tк-Tх)=200*(40-10)/(95-10). Расчет показывает, что для обеспечения подачи горячей воды в сутки требуется прогреть 71 л жидкости до температуры +95°С.

Дальнейший расчет ведется на основании коэффициента удельной теплоемкости воды (4,218 кДж на каждый кг при прогреве на 1°C), веса жидкости и разницы температур. Полученное значение затем переводится по таблицам в киловатты, рекомендуется округлять параметр в сторону увеличения.

Для описанной выше ситуации требуется дополнительная мощность около 5 кВт. Полученное значение подразумевает прогрев воды за 1 час, если жидкость используется равномерно в течение дня, то допускается снизить дополнительные энергозатраты в 2 раза.