Как защитить от перегрева твердотопливный котел?

Массовое использование котельного оборудования, работающего на твердом топливе, ставит перед владельцами частных домов особые требования. Несмотря на технический прогресс, позволивший довести современные твердотопливные отопительные приборы до совершенства, работа подобного оборудования несет в себе определенную опасность. Сбои в работе, нарушения условий эксплуатации отопительной техники могут стать причинами выхода оборудования из строя в разгар отопительного сезона. В худшем случае, возникновение внештатных ситуаций с работающим агрегатом может обернуться серьезными травмами для обитателей дома, ущербом жилым строениям.

В этом аспекте одним из важнейших условий безопасной эксплуатации станет защита твердотопливного котла от перегрева. Точное соблюдение правил безопасности эксплуатации нагревательной техники, наличие дееспособной автоматики и приборов контроля, позволят обеспечить вам необходимую защиту от непредвиденных ситуаций.

Рассмотрим детальнее, на чем базируется защита котельного оборудования от перегрева. С чем может быть связано кипение теплоносителя в нагреваемом контуре и каковы последствия такого ЧП.

Причины, в результате которых может возникнуть перегрев твердотопливного котла

Еще на стадии выбора и покупки важно учитывать эксплуатационные характеристики обогревательного прибора. Многие модели, которые сегодня представлены в продаже, имеют встроенную систему защиты от перегрева. Работает она или нет – вопрос второй. Однако необходимо придерживаться определенных знаний и навыков, рассчитывая создать у себя дома эффективную и безопасную систему автономного отопления.

От условий эксплуатации зависит надежная работа нагревательного агрегата. При явных нарушениях технологических параметров отопительного оборудования и злоупотреблением стандартными правилами безопасности, высокая вероятность возникновения аварийной ситуации.

Для справки: превышение температуры в топочной камере допустимых параметров может вызвать кипение котловой воды. Результатом бесконтрольного процесса становится разгерметизация отопительного контура, разрушения корпуса теплообменника. В случае с водогрейными котлами при перегреве возможен взрыв.

Предупредить возможные негативные последствия можно еще на стадии монтажа твердотопливного котла. Правильная обвязка отопительного аппарата станет залогом вашей безопасности и надежной работы агрегата в будущем.

Если говорить детально, то в каждом случае система защиты твердотопливного котла имеет свою специфику и особенности. Каждая система отопления имеет свои плюсы и минусы. К примеру:

• Когда речь идет о твердотопливных котлах с естественной циркуляцией теплоносителя, необходимо позаботиться о безопасности и работоспособности отопительного оборудования еще во время монтажа. Трубы в системе устанавливаются металлические. Причем диаметр таких труб должен превышать диаметр труб, используемых для прокладки контура с принудительной циркуляцией теплоносителя. Датчики, установленные на водяном контуре, будут сигнализировать о возможном перегреве теплоносителя. Предохранительный клапан и расширительный бак играют роль компенсатора, снижая избыточное давление в системе.

Существенным минусом гравитационной системы отопления является отсутствие эффективного механизма регулировки рабочих режимов твердотопливных котлов.

• Большие технологические возможности для потребителей предоставляют двухконтурные твердотопливные котлы, работающие с принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. Уже только наличие второго контура существенно увеличивает возможность регулировать температуру нагрева котловой воды. Единственный минус в работе такой системы является работающий насос, который может внести своей работой сложности при эксплуатации отопительной системы.

Это связано с тем, что при отключении электричества, насос перестает выполнять свои функции. Остановка циркуляционного процесса и инерционность нагревательных котлов на твердом топливе могут привести к перегреву нагревательного агрегата. Если котельная техника не оснащена бесперебойником, ситуация с отключением электричества чревата крайне неприятными последствиями.

Эффективная защита от перегрева работающего твердотопливного котла должна базироваться на механизме съема избыточного тепла, вырабатываемым нагревательным прибором.

Какие существуют способы защиты отопительной техники от перегрева

Компании – производители стараются в целях повышения потребительской привлекательности своих товаров, вносить в технический паспорт котельного оборудования любые гарантии его безопасности. О средствах защиты отопительного котла от закипания, непосвященный потребитель не имеет малейшего представления.

Существуют на данный момент следующие способы обеспечения защиты твердотопливных агрегатов, используемых для автономных систем отопления. Действенность каждого способа объясняется условиями эксплуатации котельной техники, и конструкционными особенностями агрегатов.

В большинстве случаев в техпаспорте на отопительный прибор производители рекомендуют использовать для охлаждения водопроводную воду. В ряде случаев отопительные котлы на твердом топливе оснащаются встроенными дополнительными теплообменниками. Встречаются модели котлов с выносными теплообменниками. Для предотвращения перегрева используется клапаном безопасности. Предохранительный клапан рассчитан только на сброс чрезмерного давления в системе, тогда как клапан безопасности при перегреве котла открывает доступ водопроводной воды.

Важно! При наличии чугунных нагревательных аппаратов, такая мера в корне неправильна. Чугунные теплообменники панически бояться резкого перепада температуры. Подача в контур холодной воды может привести к потере целостности корпуса теплообменника. (нагретый до высокой температуры чугун просто лопнет при контакте с холодной водой).

Превышение температуры теплоносителя отметки в 100 0С создает избыточное давление, открывающее клапан. Под действием водопроводной воды, которая подается под давлением в 2-5 бар, горячая вода из контура вытесняется холодной.

Первый аспект, который вызывает спорные моменты по поводу охлаждения водопроводной водой – отсутствие электричества, обеспечивающего работу насоса. Расширительная емкость не располагает достаточным объемом воды, достаточной для охлаждения котла.

Второй аспект, который отметает этот способ охлаждения, связан с использованием в качестве теплоносителя антифриза. При возникновении внештатной ситуации в канализацию вместе с поступающей холодной водой уйдет до 150 литров антифриза. Стоит ли этого такой способ защиты?

Наличие ИБП позволит сохранить в критической ситуации работу циркулирующего насоса, с помощью которого теплоноситель равномерно будет расходиться по трубопроводу, не успевая перегреваться. До тех пор пока хватит емкости аккумулятора, источник бесперебойной подачи питания гарантирует работу насоса. За это время котел не должен успеть нагреться до критических параметров, сработает автоматика, запускающая воду по запасному, аварийному контуру.

Другим способом выхода из критической ситуации станет установка аварийной схемы в обвязку твердотопливного агрегата. Отключение насоса может дублироваться работой запасного контура с естественной циркуляцией теплоносителя. Роль аварийного контура не в обеспечении обогрева жилых помещений, а только в возможности снять избыточную тепловую энергию при аварийной ситуации.

На заметку: установку аварийного контура можно заменить монтажом байпаса, который будет в крайних случаях отводить перегретую котловую воду в расширительный бак или тепловой аккумулятор.

Такая схема организации защиты нагревательного агрегата от перегрева надежна, проста и удобна в эксплуатации. Особых средств на ее оборудование и установку от вас не потребуется. Единственными условиями для работы такой защиты являются:

• наличие расширительного бака или накопительной емкости в системе;
• использование обратного клапана только лепесткового типа;
• трубы второго контура должны быть большего диаметра, чем обычный отопительный контур.

Заключение

Оценивая технологические возможности современных твердотопливных котлов, следует думать не только о его рабочей мощности, но и заранее предусмотреть установку элементов защиты всей системы. Перегрев котла – явление частое и хорошо знакомое для обитателей частных домов. Использовать имеющиеся средства для обеспечения защиты позволит не только избежать внештатных ситуаций, но и продлит работу нагревательных агрегатов. Каждый сам воле выбирать средство и способ защиты. Одному будет достаточно установить электрический генератор, который вместе с ИБП не позволит остановиться циркуляции воды в системе. Другим владельцам частного дома, наоборот, потребуется в целях безопасности установить байпас или оборудовать запасной, аварийный контур.

По мнению специалистов, монтаж буферной емкости или установка байпаса являются наиболее действенными способами защиты системы отопления от перегрева.

На заметку: в США и в странах Европы эксплуатация твердотопливных аппаратов без буферной емкости запрещена.

Твердотопливный котел в закрытой системе отопления. Защита от закипания.

Документом, регламентирующем условия, при которых возможна работа твердотопливного котла в закрытой системе отопления, является ГОСТ 33016-2014 «Котлы отопительные для твердого топлива с ручной и автоматической загрузкой номинальной тепловой мощностью до 500 кВт» (аналог европейского DIN EN 303-5-2012 ).

Для предотвращения закипания воды в системе отопления горение топлива должно быстро полностью или частично прекращаться и/или излишнее тепло должно отводиться через аварийный теплообменник или другие аналогичные устройства. Необходимо обеспечить максимальную температуру воды в котле не выше 110°С .

Предлагается использовать один из трех вариантов оснащения котлов защитным оборудованием:

1. быстро отключаемая система горения с терморегулятором на прямой трубе котла и защитным термостатом с ручным возвратом;
2. частично отключаемая система горения с терморегулятором, защитным термостатом и устройством отвода избыточного тепла (аварийное сливное устройство с термореле);
3. неотключаемая система горения (теплопроизводительностью до 100 кВт) с терморегулятором, аварийным сливным устройством с термореле и максимальной теплопроизводительности.

Аварийный теплообменник

Для отвода излишнего тепла используется аварийное сливное устройство с термореле (например, «STW типа Th») совместно со встроенным в котел аварийным теплообменником.

Такое устройство должно соответствовать характеристикам котла и обеспечивать остаточный (частично отключаемый нагрев) или максимально возможный (неотключаемый нагрев) отвод тепла.

Предохранительное сливное устройство монтируется в линию подачи охлаждающей воды перед теплообменником. Термореле срабатывает при превышении температуры теплоносителя в прямой трубе котла, и холодная водопроводная вода поступает в аварийный теплообменник, отбирая избыток тепла. Нагретая вода сливается в канализацию.

Буферная емкость

Вместо теплообменника можно использовать емкостной или проточный энергонезависимый водонагреватель. При этом проточный водонагреватель нельзя использовать для горячего водоснабжения, а только как аварийный теплообменник.

Буферная емкость должна обеспечивать необходимый отвод тепла при максимальной ее рабочей температуре.

При нормальной температуре теплоносителя термоклапан, управляемый термостатом на прямой трубе котла, закрыт, теплоноситель в буферную емкость не поступает. При превышении температуры теплоносителя клапан открывается, горячая вода поступает в емкость, заполненную холодной водой.

Холодная вода из буферной емкости поступает в «обратку» котла, отбирая излишнее тепло.

В отличии от первого варианта с аварийным теплообменником, здесь горячая вода не сливается в канализацию, а накапливается в емкости, являющейся аккумулятором тепла и используется в контуре отопления.

Однако использование аварийной емкости повышает стоимость системы отопления и требует дополнительного места для ее размещения.

Необходимо иметь ввиду, что использование описанных устройств защиты не исключает обязательной установки группы безопасности с предохранительным клапаном и расширительным баком.

Не забывайте ставить « лайк » и подписываться на канал если вам понравилась статья.

Статьи, которые могут быть полезны:

Защита твердотопливных котлов от перегрева

За время своей работы я десятки раз слышал, и даже три раза видел взорвавшиеся твердотопливные котлы. Поэтому нужна защита твердотопливных котлов от перегрева.

Сильно повезёт, если не будет пожара, или его удастся вовремя потушить. А в момент взрыва рядом с котлом не будет людей, которых обольёт кипятком.

Почему закипает и взрывается твердотопливный котёл?

Причина одна — большая инерционность котла. При резком прекращении отбора тепла котёл не может быстро потухнуть. Теплоноситель в котле закипает, и возросшим давлением разрывает котёл.

Современные системы отопление — энергозависимые. В них установлен циркуляционный насос, или даже несколько насосов.

Циркуляционный насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе отопления и котле. Если циркуляция прекратится, то твердотопливный котёл закипит.

По этой причине многим людям нравится самотёчная или гравитационная система отопления. В ней нет элементов, которым нужна электроэнергия. У самотёчной системы это единственное достоинство. Я даже не представляю, что нужно сделать, чтобы котёл закипел с такой системой отопления.

Варианты защиты твердотопливных котлов от перегрева

Дешёвый и простой вариант защиты твердотопливного котла от закипания – источник бесперебойной подачи электроэнергии. Это инвертор и электрический аккумулятор.

Как работает источник бесперебойной подачи электроэнергии

Циркуляционный насос и вентилятор котла подключаются через инвертор к электросети. При отключении электроэнергии в сети инвертор начинает брать электроэнергию с аккумулятора, преобразуя её с 12 V в 220 V. При появлении электроэнергии в сети инвертор переключается и начинает заряжать аккумулятор.

Стоимость бесперебойника

Стоимость ИБП зависит от мощности инвертора и ёмкости аккумуляторов. Нам нужно обеспечить циркуляцию, поэтому смотрим характеристики циркуляционного насоса, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя в котле.

В нашем случае это насос 25/40. Его мощность, если он работает на первой скорости 36 Вт. Вентилятор к ИБП мы подключать не будем, т.к. мы топим дровами, а при топке дровами вентилятор не нужен.

Используете вентилятор котла или циркуляционный насос работает у вас на других скоростях? Формула подбора аккумулятора ниже.

Расчёт необходимой ёмкости аккумуляторной батареи

Для определения необходимой ёмкости аккумулятора можно воспользоваться формулой:

E = P*T/K/U/Kкпд,
Е – Ёмкость аккумуляторной батареи, А/ч
K – Коэффициент глубины разряда аккумулятора (рекомендуем 0,7)
U – Напряжение аккумуляторной батареи, В
P – Мощность подключённых электроприборов, Вт
T – Необходимое время бесперебойной работы, ч
Kкпд -Кпд источника бесперебойного питания (принимается 0,8)

Пример: Потребляемая мощность 36 Вт, напряжение аккумуляторной батареи 12 В, требуемое время резерва 8 часов.

E = 36*8/0.7/12/0.8 = 42,85 А/ч

Аккумулятор ёмкостью 45 А/ч, стоит около 9 000 рублей. Инвертор мощностью 400-500 Вт будет стоить около 7 000 рублей. Цены даю на момент написания статьи – апрель 2020 года.

Защита твердотопливных котлов с буферной ёмкостью

Защитить котёл с помощью самотёка рациональный и правильный вариант защиты котла, на мой взгляд. Самотёчные системы я делаю редко. Они отвратительно выглядят. Трубы большого диаметра по стенам, бррр…

Раньше так делали от безысходности, но в новом доме делать самотёчную систему это глупость. Находятся люди, которые периодически меня ругают за то, что я против самотёчных систем.

Ребята! Я много раз видел как демонтируют самотечные системы, и делают современную систему отопления. Но ни разу не видел, чтобы ломали современное отопление, и делали самотёк.

С твердотопливным котлом разумно поставить буферную ёмкость. Или теплоаккумулятор, кому как удобнее называть.

При этом котёл с буфером нужно соединить так, чтобы был самотёк. В этом случае, при отключении электроэнергии теплоноситель будет циркулировать от котла к буферной ёмкости. Котёл не закипит.

Ещё один плюс к установке буферной ёмкости возможность регулирования температуры в доме. Я завязываю термостат на циркуляционный насос контура отопления. В этом случае, у меня циркуляционный насос включается по температуре воздуха в доме.

Саша в видео подробно рассказывает как мы делаем системы отопления в частных домах с твердотопливными котлами.

Если буферной ёмкости нет, то можно установить радиатор отопления, соединённый с котлом так, чтобы был самотёк. Считается, что такой радиатор защищает котёл от закипания при отключении циркуляционного насоса.

Как выбрать объём буферной ёмкости

Объём буферной ёмкости я подбираю из расчёта 40 литров на один киловатт мощности котла. При этом объём буферной ёмкости не может быть меньше тонны.

То есть если мощность твердотопливного котла меньше или равно 25 кВт, то ставлю буфер на тонну. Если котёл мощнее, то считаю из расчёта 40 литров на киловатт.

Как выбрать буферную ёмкость

Если люди просили подешевле, я советовал буферные ёмкости S-Tank. Потом увидел, как они у людей текут. Посмотрел, как реагирует на это производитель, и перестал их советовать людям. Даже, наоборот, отговариваю от покупки.

Сейчас из дешёвых буферных ёмкостей ставлю TESY, HAJDU, DRAZICE. У меня бюджетные заказы, поэтому хорошие и дорогие баки я ставлю очень редко. Если вам нужна надёжность, то ставьте баки ACV, VIESSMANN, WOLF.

Защита твердотопливных котлов от перегрева с помощью радиатора отопления

В качестве радиатора охлаждения здесь использован стальной панельный радиатор 22 типа размером 500х600 мм.

Я решил провести тест: проверить, за сколько времени закипит котёл, если отключить циркуляционный насос. У нас котёл Стропува, и горит он около суток.

Поэтому наш тест пройдёт в два этапа:

• День 1. Растапливаем котёл, ждём, когда он наберёт температуру 60 градусов и отключаем циркуляционный насос. Засекаем время, за которое теплоноситель в котле нагреется до 100 градусов.
• День 2. Из схемы обвязки убираем радиатор, растапливаем котёл и отключаем циркуляционный насос. Засекаем время, за которое теплоноситель в котле нагреется до 100 градусов.

О системе отопления в этом доме

В этом доме нет котельной. Заказчик решил разместить котёл на кухне. Я несколько раз пытался его отговорить, но, как говорится, «хозяин — барин». Думаю, через некоторое время он передумает.

Заказчик выбрал дровяную версию котла Stropuva, мощностью 15 кВт. За котлом размещается радиатор охлаждения и обвязка котла, выполненная из меди.

В обвязке установлен трёхходовый термостатический клапан, защищающий обратку котла от охлаждения. Обвязка котла состоит из трёх контуров. Первый контур обслуживает радиаторы. Здесь реализована коллекторная разводка трубопроводов для радиаторов. Коллекторная группа размещена за стеной, в помещении ванной.

Второй контур — тёплые полы. Насосно-смесительный узел размещён за котлом, ниже радиатора охлаждения. Коллекторная группа тёплых полов также размещена в помещении ванной. Третий контур — загрузка бойлера косвенного нагрева.

Он ещё не установлен. Но для него в обвязке котла есть специальные краны. В помещении ванной мы разместили коллекторные группы. Тёплые полы укрывают помещения кухни, ванной, коридор и прихожую. Радиаторы установлены в спальных комнатах и гостиной.

День 1. Испытание котла с радиатором

Котёл нагрелся до 60 градусов, я отключил циркуляционный насос и стал ждать, когда температура в котле поднимется до 100 градусов. За полчаса температура на котле поднялась до 95 градусов и остановилась.

Прошло 3 часа с момента отключения насоса, и температура на котле не поднялась выше 95 градусов. Дольше ждать не стал, запустил циркуляционный насос в штатном режиме.

День 2. Испытание котла без радиатора

Котёл нагрелся до 60 градусов, отключаю циркуляционный насос и жду, когда температура в котле поднимется до 100 градусов. Без радиатора температура в котле поднялась до 100 градусов чуть больше, чем за 30 минут. Включил циркуляционный насос.

Оказывается, радиатор соединённый с котлом самотёком защищает от закипания. Наш эксперимент можно посмотреть в видео.

Клапан защиты котлов от закипания

Существуют специальные защитные клапаны, которые монтируются в обвязку котла. При закипании котла клапан сбрасывает кипяток, и добавляет в систему отопления воду из водопровода.

Стоимость такого клапана около 14 тысяч рублей. Плюс фитинги и монтаж. За эти деньги проще купить инвертор с аккумулятором. Поэтому я такие клапаны не устанавливаю.

Знайте, что такая защита твердотопливных котлов от перегрева существует.

Защита твердотопливных котлов от перегрева — выводы

Твердотопливный котёл без циркуляции теплоносителя закипает за полчаса. Если у вас не самотёчная (гравитационная) система отопления, защищайте свой котёл от перегрева.

Из перечисленных мной в вариантах защиты котла от закипания мне больше всего нравится вариант с буферной ёмкостью. На второе место я бы поставил вариант с ИПБ. Вариант с радиатором в моём рейтинге оказался на третьем месте. Клапан на последнем.

Об авторе

Привет! Меня зовут Евгений. Веду блог Кубанский мастер. В нём делюсь своим опытом, даю вредные советы, делаю обзоры инструмента и краш-тесты.