Автономная система отопления с защитой от аварий

Мы посещаем свой дом зимой, поэтому отопление не выключаем, а переводим газовый котёл в режим поддержания минимальной плюсовой температуры. Но у нас нередко случаются отключения электроэнергии и колебания сетевого напряжения — такие, что теплогенератор может выйти из строя. Остановка же оборудования в отсутствие хозяев чревата тем, что система отопления начнет замораживаться.

Вывод прост: любая подобная система должна иметь защиту от аварии.

Система отопления нуждается в защите от аварий

Виды защиты

Защита может быть пассивной и активной, но лучше, если одна будет дополнять другую. В качестве пассивной успешно используются антифризы.

Проконсультировавшись с представителем фирмы Viessmann — изготовителя моего котла Vitopend 100 — я решил применить раствор, так называемого пищевого антифриза, Antifrogen-L, который производится на основе 1,2-пропиленгликоля. Его рекомендуют в качестве охлаждающего рассола и теплоносителя в пищевой промышленности — в пивоварении, маслобойнях и т.п.

В качестве активной защиты я использую две системы. Первая — это организация бесперебойного питания котла на случай отключения электроэнергии. Вторая формирует и отсылает тревожное SMS в случае падения температуры в помещениях ниже заданного уровня.

Сегодня можно недорого прибрести GSM-извещатель о температуре и электричестве в помещении с помощью SMS и с помощью Интернета через мобильное приложение. На выборе же источника бесперебойного питания (ИБП) я остановлюсь подробнее.

Выбор ИБП

Мощность этого прибора должна соответствовать суммарной нагрузочной мощности. Её измеряют в ваттах (Вт), а выходную мощность устройства чаще указывают в вольт-амперах (Ва).

Для определения нужного параметра можно воспользоваться формулой: Wкотл (Вт)/0,7≤Wибп (Ва). Мощность домашних котлов, как правило, варьируется в пределах 50–500 Вт, что соответствует примерно 70–700 Ва.

ИБП нужно подбирать с учётом потребляемой мощности теплогенератора и пусковых токов насосов. Ведь они в течение 200 мс могут превышать номинальный ток в 2,5–3 раза.

Проанализировав требования газового котла к питающему напряжению, я остановился на источнике мощностью 1000 Ва, с тремя 12-вольтовыми свинцово-кислотными аккумуляторами по 70 А.ч каждый. По моей оценке, выбранная конфигурация ИБП должна обеспечить работу оборудования при отключённой электрической сети в течение суток.

Рис. 1. Схема питания газового котла (слева). Рис. 2. Чертёж этажерки для UPS (справа)

Аварийный режим

Для поддержания работы котла в аварийном режиме в течение длительного времени, как правило, выбирают аппарат с возможностью подключения внешних батарей. От стандартного прибора он отличается тем, что не содержит внутренних батарей и дополнен интеллектуальным зарядным устройством большой мощности.

Время автономного питания нагрузки от аккумуляторов можно оценить по формуле: Т авт. раб.= W акк /W котл, где W акк = U акк х I акк. В случае варианта, изображённого на рис. 1, U акк = 36 В (суммарное напряжение аккумуляторов), I акк = 70 А/ч (ёмкость аккумуляторов), W котл = 120 ВА (суммарная потребляемая мощность котла и насоса) получим Т авт. раб. = 36 х 70 / 120 = 21 ч.

Размещение ИБП

Комплект UPS я заказал через интернет-магазин. При получении был ошарашен размерами и весом. Электронный блок имеет размеры настольного компьютера, а аккумуляторы примерно соответствуют размерам автомобильных и весят 23 кг каждый. Надо было так разместить комплект UPS рядом с котлом, чтобы не испортить интерьер помещения.

Разметка заготовок этажерки

У меня уже был опыт изготовления мебели из ЛДСП, поэтому за один выходной собрал этажерку, в которой разместились аккумуляторы и сам UPS (рис. 2).

Вскоре после пуска моей отопительной системы в нашем СНТ затеяли ремонт электросети и в течение недели дважды в день отключали и снова включали электричество. Из 10 постоянно работающих котлов, аналогичных моему, четыре отказали. Мой же, оборудованный бесперебойником, вышел из испытания с честью.

Готовая этажерка на своём штатном месте — под котлом

Как залить антифриз

После монтажа системы отопления надо было заполнить её теплоносителем. В Интернете много предложений фирм, специализирующихся на услугах такого рода, но работа эта дорогостоящая. Я решил выполнить её самостоятельно. Введение в систему антифриза можно разделить на три этапа:

• Опрессовка — проверка герметичности всех соединений;
• Промывка системы;
• Заполнение системы.

Для опрессовки и заполнения я использовал бытовой погружной насос «Ручеёк» и приспособление, состоящее из цанги, манометра, шарового крана и штуцера для подсоединения шланга. Агрегат легко создаёт в системе давление в 3 атм — больше и не надо, так как при этом срабатывает предохранительный клапан котла. Приспособление заметно облегчает процесс заполнения системы и позволяет делать это даже без помощника.

Приспособление для заполнения системы

Опрессовка

Поскольку системы отопления домов площадью до 300 м² мало отличаются друг от друга, можно рекомендовать следующий порядок их заполнения и опрессовки. Сначала откроем вентили 13 и термовентили 14 на всех радиаторах (рис. 3), воздухоотводчики 15 должны быть закрыты. Если система отопления состоит из нескольких ветвей, то желательно при опрессовке заполнять их последовательно, начиная с любой на первом этаже.

Систему заполняем снизу, то есть вода должна поступать по «обратке». При этом закроем вентили 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10. Открытыми остаются только вентиль 9 и 4/1. После достижения в 1-й ветви давления воды 3 атм насос выключим, а вентиль 9 закроем. С помощью водухоотводчиков спустим воздух, скопившийся вверху радиаторов. Начинать будем с самой дальней батареи.

Затем поднимем давление в 1-й ветви до 3 атм и проверим герметичность соединений. Если утечек нет, можно последовательно добавлять вторую, третью ветку и т.д., открывая поочерёдно вентили 4/2, 4/3. После заполнения всей системы откроем вентили 3/1, 3/2, 3/3 горячих ветвей и вентили 5 и 6 котла. После этого надо ещё раз удалить воздушные пробки и оставить систему под давлением минимум на неделю. Если за это время оно не упадёт, можно перейти к промывке.

Рис. 3. Схема отопления дома

Промывка

Воду, которую мы использовали для опрессовки, сольём, замерив её объём. Взамен нальём пропущенную через фильтры дождевую воду. Теперь включим котёл на максимальную температуру и будем «гонять» его около часа. Сольём воду и повторим процесс. Если слитая второй раз вода чистая, промывку можно считать законченной.

Заливка теплоносителя

Чтобы минимизировать количество неиспользованного антифриза, я изготовил из метровой канализационной трубы и заглушки своего рода «ведро». Внутренний диаметр трубы должен быть не меньше диаметра насоса.

Комплект для закачки теплоносителя в систему: канистра с Antifrogen-L и ёмкости с дистилированной водой для разбавления антифриза

Antifrogen мы разбавляли дистиллированной водой. Стоимость дистиллята относительно невысока, и есть уверенность, что в теплоносителе не появится солевой осадок. Перед заполнением системы (рис. 3) открыли вентили 4/1, 4/2, 4/3, 5, все входные термовентили и выходные (на «обратках») радиаторные вентили, закрыли все воздухоотводчики и вентили 3/1, 3/2, 3/3, 6, 7, 8, 11. Таким образом обеспечили заполнение системы и радиаторов снизу.

Вентиль «обратки»

При заливке антифриз с водой не смешивали, вначале заливали в промежуточное «ведро» 80% Antifrogen и 20% воды. Когда антифриз закончился, заливали только воду (перемешивание теплоносителя происходило в системе после запуска котла). Подняли давление в системе до 2,5 атм, выпустили воздух из батарей с помощью воздухоотводчиков, начиная с крайних радиаторов. Повторно подняли давление до 2,5 атм, подождали некоторое время и снова проверили наличие воздуха в батареях. Довели давление в системе до 1,5 атм. Закрыли вентили 9 и 10 и запустили котёл.

После его работы в течение получаса обошли все батареи и спустили из них воздух. Процедуру спуска пришлось делать ещё два раза, причём из воздухоотводчиков выходил не воздух, а пена. По-видимому, она образовалась при перемешивании антифриза и воды.

Собранный комплект закачки, подсоединённый к системе отопления

Регулировка системы

Когда обеспечили надёжную циркуляцию теплоносителя по всем ветвям, приступили к регулировке системы, добиваясь одинакового нагрева всех радиаторов. Регулировали радиаторными вентилями на «обратках» всех батарей.

Термовентили при этом должны быть полностью открыты. Насколько сильно нагрелись батареи, выяснял с помощью пирометра, который позволяет мгновенно узнавать температуру объекта при наведении на него датчика.

Текст и фото: И. Шишкин
Рисунки: В. Давыдов

Система безопасности для отопления закрытого типа — назначение, устройство, монтаж

Отопительные системы с циркуляционным электронасосом и герметичным расширительным баком устанавливают для обогрева помещений в подавляющем большинстве индивидуальных домов. Один из важнейших узлов в схеме их монтажа — система безопасности для отопления закрытого типа.

Чтобы замкнутая индивидуальная отопительная система нормально функционировала и обеспечивала безопасность пользования при авариях (закипание теплового носителя), необходимо правильно подобрать прибор группы безопасности. Не менее важно соблюсти основные правила его установки при монтаже — любые ошибки чреваты слишком серьезными последствиями.

Рис. 1 Примеры размещения аварийных групп

Основные элементы и их назначение

Стоит отметить, что в отличие от отопительных систем с открытым расширительным баком, где аварийно закипевший и расширившийся теплоноситель имеет выход наружу, в замкнутом контуре объем закрытого бачка слишком мал для его накопления.

Поэтому единственный вариант его размещения — выпуск лишнего объема жидкости наружу.

Система безопасности отопления частного дома включает в себя следующие три элемента, которые и определяют ее назначение:

Спускной клапан. Прибор удаляет из закрытого контура излишки отопительный жидкости, образовавшиеся в результате ее температурного расширения. Обычно от него отводят тубу или мягкий гибкий шланг, который направляют в канализацию или емкость.

Воздухоотводчик. Элемент предназначен для спуска из контура воздуха, которой приводит к образованию пробок и неэффективному функционированию всей системы. Наличие воздухоотводчика рядом с аварийным клапаном гарантированно обеспечивает выпуск теплоносителя, препятствием к выходу которого может быть завоздушивание.

Манометр. Так как визуально отследить степень возникшей опасности при закипании теплоносителя не представляется возможным, в этом помогает контрольно-измерительный прибор. Одного взгляда на манометр достаточно, чтобы немедленно принять меры по предотвращению аварийной ситуации (быстро отключить котел) или повременить с применением экстренных действий.

Консоль. Связывающий элемент имеет четыре резьбовых патрубка. Три из них предназначены для монтажа приборов и один служит для подсоединения к трубопроводной магистрали или котловому оборудованию.

Система безопасности для отопления закрытого типа — принцип работы приборов

Любой аварийный блок собирается в одном корпусе, благодаря чему упрощается монтаж и повышается его надежность за счет меньшего количества стыковых соединений.

Обычно в комплектации узел поставляется в разобранном виде, то есть отдельно располагается консоль, на которую затем крепят выпускной клапан, воздухоотводчик и манометр. Рассмотрим, что такое группа безопасности и из чего она сделана.

Рис. 2 Принцип работы и устройство клапанов выпуска

Спускной клапан

Спускной клапан имеет простейшую конструкцию и состоит из корпуса и подпружиненного затворного элемента, накрытого сверху защитным колпаком.

При повышении давления в системе за счет расширения нагретой жидкости она давит на клапанный запор. Он поднимается вверх и тепловой носитель свободно протекает по перпендикулярно расположенному по отношению к подсоединительному патрубку каналу.

В некоторых приборах имеется поворотный колпак, позволяющий открывать выпускной канал вручную. Обычно выпускные клапаны имеют внутреннюю (ВР) или наружную (ВН) резьбы на подсоединительном патрубке. Боковой отвод помимо резьбовой насечки может быть выполнен в виде штуцера типа елочка для подключения гибкого шланга.

Основной материал изготовления подавляющего количества выпускных клапанов — латунь. Повсеместная замена металлов полимерами также коснулась и данного вида арматуры — в торговой сети встречаются приборы, изготовленные из термостойких пластиков.

В технических характеристиках на выпускные клапаны указывают два основных параметра: давление их срабатывания (для бытовых отопительных систем обычно 3 — 5 бар) и условный диаметр подсоедительного, выходного патрубков в дюймах или миллиметрах. Типовые размеры — 1/2 (12,7 мм), 3/4 (18 мм) или 1 дюйм (25,4 мм).

Обычно производитель не указывает верхний температурный порог функционирования приборов, поэтому потребителю полезно знать, что согласно госстандартам арматура из цветных металлов для водоснабжения и отопления может функционировать при температурах рабочей среды до 200 °С.

Рис. 3 Конструкция воздухоотводчика

Автоматический воздухоотводчик

Воздухоотводчики для стравливания воздуха выпускают разных конструкций, но принцип их работы во всех приборах одинаков.

Стандартный элемент имеет корпус в виде бочки, на верхней крышке которого расположено выпускное отверстие (ниппель).

При повышенном содержании воздуха в отопительной жидкости он поднимается вверх и собирается в верхнем отсеке бачка. Постепенно воздушные массы начинают вытеснять воду из корпуса прибора и плавающий в нем поплавок опускается вниз. Так как поплавковый узел связан через коромысло с запирающими выходное отверстие клапаном или игольчатой шпилькой золотника, происходит открывание выходного канала.

Воздух стравливается, уровень воды в бачке повышается, поплавок поднимается, соответственно перекрывая выпускной канал.

Большинство воздухоотводчиков выпускают из латуни с расположением выпускного ниппеля сверху или сбоку. Также подсоединительный патрубок с наружной и внутренней резьбой стандартным диаметром 1/2 или 1 дюйм может располагаться на одной линии с корпусом или перпендикулярно его оси (угловые модели).

Некоторые конструкции имеются два выпускных отверстия. Верхнее с пробкой предназначено для ручного спуска воздуха, а боковое — для автоматического.

Рис. 4 Принцип работы воздухоотводчиков

Двухтрубная система отопления – преимущества, сравнение с другими системами. На нашем сайте есть отдельная статья о двухтрубной системе отопления, разновидностях и видах разводки, сравнении с однотрубной системой, вариантах самостоятельного монтажа. Возможно, будет интересно почитать!

Манометр

Манометр — контрольно-измерительный прибор, показывающий давление в системе. Так как в индивидуальных магистралях отопления домов напор в контуре обычно не превышает 1,5 бара, для повышения точности измерений рекомендуется использовать приборы, работающие с максимальным пределом измерений в 10 бар. А оптимальный вариант манометра — шкала с наивысшим пределом измерений от 4 до 6 бар (0,4 — 0,6 МПа).

Обычно шкала манометра нормируется в барах (атмосферах), килограммах на сантиметр квадратный (кг/см 2 ) или мегапаскалях МРа. Все приведенные единицы измерения примерно равны между собой, а мегапаскали МРа в 10 раз больше бар и атмосфер.

Манометры выпускают в стальных, алюминиевых и пластиковых корпусах, подсоединительный фитинг с типовым диаметром 1/4 дюйма делают из латуни.

Помимо перечисленных приборов, иногда в группу безопасности входит отсекающий клапан. Его обычно монтируют в паре с воздухоотводчиком для того, чтобы спускной прибор можно было беспрепятственно выкрутить для ремонта, профилактики или замены.

Рис. 5 Модели с боковым размещением манометров

Разновидности групп безопасности

Если у монтажника имеется три основных прибора, то он вполне может собрать консоль для их монтажа из тройниковых фитингов, переходных муфт, футорок и заглушек.

Однако из-за большого количества соединений и отсутствия экономической выгоды заниматься подобной сборкой абсолютно непрактично. Поэтому большинство пользователей приобретают готовое заводское изделие, состоящее из единой консоли и трех элементов.

Так как основные приборы мало чем отличаются друг от друга, то основное различие групп безопасности для закрытой системы отопления — материалы изготовления и конструктивное исполнение коллекторной консоли.

Обычно она выполняется в виде трубного отрезка цилиндрической формы из латуни с одним нижним и тремя верхними отводами.

Второй распространенный тип коллектора — прямоугольный корпус наподобие гидрострелки.

Здесь возможны варианты его исполнения из оцинкованной стали, нержавейки. Некоторые модели консолей сделаны из чугуна, который сверху покрывают эпоксидно-порошковой краской черного или красного цветов.

В продаже можно обнаружить оригинальные модели от зарубежных производителей с прикрученным к боковой части корпуса манометром (модель с аксиальным патрубком). Многие европейские фирмы поставляют свою продукцию в теплоизоляционной пенополистирольной оболочке.

Рис. 6 Модели с пенопластовым теплоизолятором, различной конструкцией и материалами изготовления

Установка группы безопасности в закрытую систему отопления — правила

При установке блока безопасности рекомендуется соблюдать следующие условия:

• Узел монтируют в вертикальную или горизонтальную линию подачи как можно ближе к котлу. Его рекомендуется устанавливать на расстоянии не более 1,5 м от отопительного оборудования.
• Стоит отметить, что в конструкциях некоторых отопительных котлов имеется специальный резьбовой патрубок, и вопрос, куда ставить узел безопасности на отопление, отпадает сам собой. Коллектор системы безопасности непосредственно прикручивают к этому фитингу.
• Перед аварийным блоком не должна размещаться запорная арматура. Ошибкой является схема установки шарового крана в горизонтальный участок трубопровода до тройника с блоком безопасности, а также непосредственно перед ним в боковом ответвлении.
• К боковому отводу спускного клапана прикручивают трубопровод или шланг, которые направляют в канализацию или емкость небольшого объема.
• Группа безопасности в системе отопления должна размещаться в месте, удобном для ее демонтажа и визуального обзора показаний манометра.
• При монтаже лучше использовать льноволокно с пастой или сантехническую нить. В отличие от широко разрекламированной ФУМ-ленты, эти материалы не прорезаются металлической резьбой, что приводит к разгерметизации соединения.

Рис. 7 Схема правильной установки аварийного узла

Система отопления двухэтажного частного дома – варианты, схемы, монтаж. В отдельной статье подробно рассказывается про возможные варианты организации автономной системы отопления частного дома, схемы, оборудование, монтаж.

Рекомендации по выбору

Приобретая блок безопасности для системы отопления индивидуального дома полезно воспользоваться следующими рекомендациями:

• Порог срабатывания выпускного клапана не должен превышать аналогичные предельно допустимые параметры котельного оборудования, точнее его теплообменника.
• Типовой котел рассчитан на функционирование при напоре рабочей среды в 2 или 3 бара. Если в торговой сети не удалось обнаружить подходящий спускной прибор, можно приобрести модель с более высокими характеристиками и затем ее доработать. Один из вариантов переделки — растянуть и обрезать пружину в выпускном клапане, снизив тем самым порог его срабатывания.
• Не стоит уделять чрезмерное внимание температурным параметрам аварийный арматуры. Как правило, она рассчитана на функционирование в рабочей среде температурой до + 110 °С, что вполне достаточно для бытовых систем с теплоносителем, нагреваемым не более чем на 80 °С.
• Резьбовой патрубок коллектора подбирают таким образом, чтобы его можно было монтировать без дополнительных элементов в отвод или тройник на трубопроводе.
• Если вместо воды используют антифриз, обладающий более высокой проникающей способностью, важным становится качество изготовления приборов и их уплотнений. В этом случае рационально отдать предпочтение более дорогим приборам от европейских производителей. Также прокладки должны быть сделаны из термостойкого жесткого паронита, который выдерживает большее прижимное усилие, чем резина.
• Латунь с точки зрения коррозионной устойчивости практичнее всех материалов изготовления коллекторов, которыми могут быть оцинкованная сталь, нержавейка или чугун. Также она электрохимически совместима с аналогичными фитингам приборов и подходит к ним по коэффициенту теплового линейного расширения, что снижает вероятность протечек. Поэтому нерационально с точки зрения копеечной экономии приобретать узел безопасности из различных материалов.

Рис. 8 Монтажная схема обвязки твердотопливного котла

Стоимость приборов и их производители

Так как аварийную арматуру относят к относительно простым в изготовлении устройствам и к ней не предъявляются сверхвысокие требования по качеству, то бюджетные изделия китайских или российских производителей оказывают достойную конкуренцию мировым европейским брендам.

Поэтому в торговой сети в наиболее широком ассортименте представлен товар хорошо зарекомендовавших себя на рынке китайских производителей. В первую очередь к ним относят такие торговые марки, как TIM, Stout, Millennium.

Аналогичные по качеству и стоимости изделия выпускает известная российская итальянская компании Valtec и международный холдинг (с большой вероятностью просто Китай) с брендом ViEiR.

Средняя цена приборов от указанных фирм находится в диапазоне от 1000 до 2500 рублей.

Из европейских производителей можно выделить немецкие компании Watts, Meibes, стоимость продукции которых в 2 — 3 раза выше российско-китайских аналогов и в среднем составляет 4500 рублей.

Также на рынке встречается и итальянская продукция под брендами FAR, Caleffi, цена которой сопоставима с немецкими товаром.

Рис. 9 Стоимость популярных моделей

Группа безопасности — обязательный элемент любого котельного оборудования, функционирующего в замкнутой отопительной системе. Не так сложно произвести самостоятельное подключение группы безопасности к системе отопления непосредственно в линию подачи, используя для этих целей тройниковый переходник.