Твердотопливный котел и буферная емкость — схема включения

Применение буферной емкости повышает комфорт отопления твердотопливным котлом. Теплоаккумулятор сглаживает скачки энергоотдачи, стабилизирует температуру в помещениях, позволяет делать топки котла значительно реже и с максимальной мощностью, при которой КПД наибольший.

Общие принципы подключения котла

В приведенной ниже схеме отопления дома с буферной емкостью имеется 3 контура:

• 1. Контур котла или «первичный». В него включены котел, буферная емкость, насос котла со смесительным узлом.
• 2. Контур радиаторов или «вторичный». Состоит из отопительных приборов (радиаторов, теплых полов…), буферной емкости, насосно-смесительного узла для отопительных приборов и элементов автоматики.
• 3. Контур горячего водоснабжения. В него входит теплообменник буферной емкости, циркуляционный насос и сантехнические приборы.

Рассмотрим подробно пример схемы отопления дома твердотопливным котлом с буферной емкостью. На ней все вышеуказанные контуры закрытые – работающие под давлением.

Схема подключения котла и буферной емкости

На схеме указано следующее.

• 1. Дымоход для твердотопливного котла. Особенности установки дымохода – можно ознакомиться дополнительно.
• 2. Группа безопасности котла. Также можно узнать подробней о группе безопасности – какая обвязка у твердотопливного котла
• 3. Котел.
• 4. Датчик температуры на подаче котла. Может быть встроенным в котел или накладывается сверху на трубу подачи. Встроенный вариант может также передавать информацию о горении топлива, о его затухании.
• 5. Буферная емкость (теплоаккумулятор). Ее объем и конструкция могут быть разными. Есть варианты предназначенные для работы под давлением или с несколькими встроенными теплообменниками для подключения нескольких контуров…. Дополнительная информация, — как подключается и применяется буферная емкость В приведенной выше схеме – емкость для работы под давлением с одним теплообменником для ГВС.
• 6. Насосно-смесительный узел. В продаже имеются готовые смесительные узлы, с контрольными термометрами, возможностью ручной и автоматической регулировки температуры, циркуляционным насосом, переключающими клапанами…. Но подобный узел можно собрать самостоятельно на основе трехходового клапана с термоголовкой. Как работает смесительный узел в схеме с твердотопливным котлом
• 7. Расширительный бак в системе отопления. Как выбрать расширительный бак, зачем нужен…
• 8. Клапан автоматической подпитки от водопровода. Не рекомендуется к установке, так как при появлении течи в системе выведет ее из строя путем постоянного замены воды, с возникновением отложений и повышенной коррозией. Рекомендуется заменить простым ручным вентилем.
• 9. Датчик температуры на улице.
• 10. Погодозависимая автоматика. В большинстве случаев будет лишней тратой и лишним усложнением. Подробней об автоматике в системах отопления домов
• 11. Комнатная автоматика – можно задать температуру в комнатах и программировать ее по времени.
• 12. Циркуляционный насос контура радиаторов.
• 13. Отопительный прибор.
• 14. Трехходовой клапан с термоголовкой управляемой автоматикой. Регулирует температуру теплоносителя на подаче в радиаторы.
• 15. Датчик температуры обратки – еще один элемент автоматики помещений – информация для управляющего контроллера, при регулировке по температуре теплоносителя.
• 16. Обратный клапан.
• 17. Циркуляционный насос ГВС. С теплоаккумулятором возможно создание ГВС с постоянной циркуляцией, — позволяет получить горячую воду сразу при открытии крана. Как сделать ГВС в доме – читайте на сайте.

Данная система отопления работает под давлением. Поэтому все оборудования для системы под давлением более дорогое.

Режимы работы отопления с буферной емкостью

Различают несколько основных режимов работы приведенной схемы.

• 1. Разогрев.
  Жидкость в контуре котла в основном циркулирует между подачей и обраткой. В обратку через смесительный узел подмешивается горячая вода прямо из подачи котла. Режим необходим для поддержания температуры на теплообменнике котла не ниже 55 градусов, чтобы не выпадала роса из газов, которая слишком вредна для металла. Температура жидкости на выходе из котла поддерживается не меньше 65 градусов. За этим следит датчик температуры (поз. 4).
  
• 2. Защита от перегрева.
  Встроенные в котел датчики и смесительный узел, позволяют реализовать естественную циркуляцию жидкости в контуре котла. При остановке циркуляционного насоса и критическом повышении температуры на выходе из котла происходит полное открытие контура в смесительном узле.

Начинается естественная циркуляция и это защищает котел от перегрева при выключенном насосе.
Еще один способ защиты котла – обязательная установка бесперебойного электропитания циркуляционного насоса первичного контура.

3. Прямой нагрев теплоаккумулятора.
Когда температура жидкости в буферной емкости поднимется больше 65 градусов, смесительный узел открывает обратку на котел только с гидроаккумулятора без подмеса горячей жидкости с подачи котла.

4. Забор тепла на отопительные приборы.
При снижении температуры воздуха в комнатах ниже установленного значения происходит включение циркуляционного насоса вторичного контура с помощью автоматики и жидкость начинает циркулировать по вторичному контуру, нагревая радиаторы. Также возможна упрощенная схема регулировки температуры жидкости термоголовкой с датчика установленного на обратке без контроллера. В данной схеме температура может задаваться автоматикой в зависимости от температуры воздуха на улице и в комнатах.

Особенности монтажа отопления с твердотопливным котлом

В данной схеме смесительным узлом котла может быть реализован режим естественной циркуляции жидкости в первичном контуре котла, что предотвратит его перегрев при остановке циркуляционного насоса. Но чтобы реализовать этот режим нужно разместить теплообменник котла ниже средней линии бака.

Также желательно общий наклона обратной трубы от бака до котла сделать в сторону котла. Диаметр применяемых труб желательно не менее 1,5 дюйма.

Приведенная схема отопления твердотопливным котлом с теплоаккумулятором может значительно изменяться в зависимости от конструкции самого теплоаккумулятора.

Популярными вариантами являются также встройка в буферную емкость электрического нагревателя. Это позволяет подогревать жидкость электричеством при необходимости, и получить совмещение твердотопливного и электрического котлов. Как подключить два котла и какую можно получить выгоду читайте здесь.

Можно будет реализовать ночной экономичный режим обогрева электричеством, не топить твердотопливный котел ночью, а также подогревать дом на автоматике до положительной температуры в случае отсутствия людей.

Также в емкости могут быть смонтированы дополнительные теплообменники подключенные к солнечным коллекторам. В южных регионах, согласно расчетам специалистов, применение солнечных коллекторов оправдано.

Популярное решение — подключать отопительные приборы через закрытый теплообменник внутри емкости. Это позволяет сделать контур котла открытым, с атмосферным давлением, что удешевляет всю схему. Котел и буферная емкость не должны быть специального прочного исполнения.

Можно применить простую накопительную емкость вместо мембранного расширительного бака большого объема (не менее 1/10 объема воды).

Вторичный же контур — замкнутый, работает с повышенным давлением, что обеспечивает оптимальные параметры работы как радиаторов, так и системы теплых полов.

Все сложные смесительные узлы в схемах могут быть заменены на собранные самостоятельно на основе трехходового клапана. Автоматика (вычислительный контроллер) может быть удалена или заменена на простую схему «датчик — реле — насос».

Кроме того умельцы реализуют самодельные буферные емкости, которые в разы дешевле от заводских. Отсутствие антикоррозийной обработки компенсируется большой толщиной металла.

Популярная конструкция – емкость объемом на массу жидкости 1т сделанная из нескольких отрезков труб большого диаметра (до 0,8 метра), которые соединены между собой в одну батарею трубопроводами.

Для примера далее рассмотрим схему отопления дома твердотопливным котлом с буферной емкостью, которая работает с атмосферным давлением (открытая схема).

Схема отопления котлом с открытой буферной емкостью

1 — расширительный бак – открытая емкость с поплавком для автоматики;
2 — обратный клапан;
3 —вентиль;
4 — подключение водопровода;
5 — котел;
6 — печь или камин со встроенным котлом;
7 — насос;
8 — фильтр;
9 — клапан;
10 — буферная емкость (теплоаккумулятор);
11 — потребитель горячей воды;
12 — предохранительный клапан;
13 —расширительный бак;
14 — редуктор давления;
15 — смесительный клапан;
16 — термостатический клапан;
17 — радиаторы;
18 — теплый пол;

Здесь для подогрева используется не только твердотопливный котел но и печь (камин) оборудованная встроенным котлом, которая была весьма популярна ранее.
Старые конструкции в доме можно использовать с современным оборудованием.

На этой схеме не реализована защита котла от холодной обратки во время разогрева, что является серьезным недостатком.

Приведенные схемы были рекомендованы к исполнению отдельными производителями отопительного оборудования.

Подключение буферной емкости и ее использование

Буферная емкость позволяет накапливать много тепловой энергии, в большом объеме нагретого теплоносителя. Затем отдавать ее в систему отопления дома постепенно, с помощью особенной обвязки. Использовать твердотопливный котел с буферной емкостью значительно удобней, комфортно.
Можно топить редко и помногу.

Фактически, буферная емкость с обычным твердотопливным котлом сейчас конкурирует с пеллетным автоматизированным котлом, или с различными модификациями твердотопливного котла на большую загрузку (т.н. длительного горения).
Какие имеются плюсы и минусы, в чем недостатки вариантов – далее…

В чем же особенность применения теплоаккумулятора и как его подключить правильно, чтобы использование было комфортным и безаварийным?

Схема подключения (обвязки) буферной емкости с твердотопливным котлом

На схеме твердотопливный котел и буферная емкость.
Схема упрощенная, не указаны краны, термометры, манометры и др.

Применены два трехходовых клапана.

Первый клапан включен в контур котла. Он предохраняет котел от низкой температуры теплоносителя (от работы ниже точки росы и увлажнения…). Клапан обязателен, так как с буферной емкостью работа кола в неблагоприятном «холодном» режиме продолжительная.

В данной схеме применяется смесительный клапан (смешивает жидкости). Направление движения жидкости по байпасу указано стрелкой.
Клапан управляется термоголовкой, датчик которой расположен на обратке котла.

Клапаном поддерживается температура на обратке котла больше чем 60 градусов.

Второй клапан находится в контуре радиаторов. Он поддерживает температуру в радиаторах по желанию пользователя. Часть обратки от радиаторов через клапан может направляться на подачу.

Здесь применяется разделительный клапан (разделяет потоки). Направление движения жидкости через байпас указано стрелкой. Датчик термоголовки радиатора размещается на подаче на входе в радиаторную сеть.

Следует обратить внимание на расположение насосов. Только с таким расположением насосов относительно трехходовых клапанов обеспечивается их работа.

Но насосы могут располагаться и на подающей ветви, принципиальной разницы нет.

Твердотопливный котел не автоматизирован, его работа должна контролироваться человеком по показаниям термометров, которыми снабжается буферная емкость. А также желательно установить термометр на трубопроводе на подаче в радиаторную сеть (в месте расположения датчика термоголовки).

Используется температурное реле в контуре радиаторов. Оно защищает пластиковые трубопроводы радиаторной сети от слишком высокой температуры. Настраивается на 85 градусов. Отключает насос радиаторного контура и включает звуковой сигнал (звонок), который предупреждает пользователя о срочной необходимости потушить горение в котле.

В сеть параллельно радиаторам может быть включен контур теплого пола.
Какие схемы используются в теплом полу

Вода ГВС нагревается во встроенном в емкость теплообменнике.

Другие схемы обвязки

Схема включения (обвязки) буферной емкости с использованием автоматического управления трехходовым клапаном с помощью сервопривода. Здесь используются одинаковые смесительные клапаны, в контуре радиаторов клапан установлен на подаче.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу с использованием автоматики управления температурой радиаторов. Используется датчик температуры на подающей ветви на радиаторы и информация с комнатных термостатов. А также управление насосом радиаторов (отключение) в случае критического повышения температуры.

Режим топки и объем емкости

Кроме твердотопливного котла буферная емкость будет полезной с электрокотлом, если подключен дешевый ночной тариф электричества. Тогда заряжать теплоаккумулятор можно ночью.

Объем теплоносителя: специалисты рекомендуют примерно тонну воды на 200 м кв. утепленного дома. Если больше – неудобно, долго заряжать. Меньше – чаще топить. При таком объеме топка примерно раз в сутки в средние морозы или реже.

Количество энергии которое может накапливать теплоаккумулятор в зависимости от емкости

Продолжительность топки напрямую будет зависеть от мощности твердотопливного котла. Рекомендуется с буферной емкостью использовать более мощный котел, чем подобранный по теплопотерям. Возможно использование котла в 2 – 3 раза мощнее, что увеличивает комфортность использования, укорачивает топку.

Как правило, с режим топки выбирают по опыту, таким образом, чтобы разогревать теплоноситель до 80 градусов. При этом радиаторная сеть работает в низкотемпературном режиме 50 – 60 градусов. Общее остывание теплоносителя на 20 – 40 градусов в течении суток обеспечивает компенсацию потери тепловой энергии домом. Количество секций радиаторов подбирается на низкотемпературный режим обогрева.

Подбор насосов и балансировка

Чтобы емкость работала правильно, у нее вверху должна находиться более теплая вода. Она же сразу забирается в радиаторную сеть. После начала топки радиаторы нагреваются сразу.
Но для этого вода по емкости должна двигаться сверху вниз. Т.е. в контуре котла расход должен быть больше. Как правило, это достигается даже одинаковыми насосам и одинаковым режимом работы (в контуре котла сопротивление меньше). Или в контуре радиаторов ставится дросселирующий кран.

Давление в системе с буферной емкостью делается пониженное – 0,7 -1,5 атм. Гидроаккумулятор подбирается объемом – 12% от объема воды в системе.

Важно. Насос контура котла нужно отключать после того как котел прогорит. Иначе произойдет ускоренное охлаждение теплоносителя через теплообменник котла и дымоход. Удобно сделать автоматику на отключение после снижения температуры в котле. В любом случае, выключатели двух насосов нужно расположить удобно на стене в месте обслуживания отопления, так как пользоваться отключением насосов придется часто.

Преимущества применения тепловых аккумуляторов

Помимо всего прочего, буферная емкость позволяет эксплуатировать твердотопливный котел в оптимальном режиме. Сжигание дров (угля) производится с наибольшей подачей воздуха, максимально эффективно (с наибольшим КПД), с наибольшей температурой, при этом образуется меньше СО, смолы и недогоревшей золы (сгорает). Все режимы с ограничением подачи воздуха являются не оптимальными для горения.

В продаже можно встретить множество дорогих буферных емкостей от Европейских производителей. Но местного производства обойдутся в 2 – 3 раза дешевле. Заказывают часто из нержавейки. Делают теплоаккумуляторы и отдельные мастера, «гаражная» емкость из черного металла 3 – 4 мм будет дешевой, но сколько времени ее можно эксплуатировать под давлением…

• Система с твердотопливным котлом и буферной емкостью отличается значительными первоначальными затратами. Но в дальнейшем отопление дровами или (и) углем наиболее дешевое, а комфортность повышенная. В схему «просится» электрический котел, обеспеченный дешевым тарифом, что только повысит комфортность отопления.
• Пеллетный котел автоматизированный требует обслуживания, как правило, раз в неделю. Но он еще дороже сам по себе, чем первая схема, и топливо также дорогое.
  Чем выгоднее отапливать частный дом
• Так называемые «котлы длительного горения» с большим объемом загрузки, в целом, имеют массу недостатков, сложны и дороги (хоть и не настолько как первые схемы), рекомендованы быть не могут.
  Подробнее Какие встречаются котлы длительного горения