Группа безопасности котла в системе отопления

Использование клапана безопасности

Это не одно и то же, что предохранительный клапан. Последний просто сбрасывает давление в системе, но не охлаждает ее. Другое дело — клапан защиты от перегрева котла, что отбирает из системы горячую воду, а вместо нее подает холодную, из водопровода. Устройство – энергонезависимое, присоединяется к подающей и обратной магистрали, водопроводной сети и канализации.

При температуре теплоносителя свыше 105 ºС клапан открывается и благодаря давлению в водопроводе 2-5 Бар горячая вода вытесняется из рубашки теплогенератора и трубопроводов холодной, после чего уходит в канализацию. Как присоединяется клапан защиты твердотопливного котла, показано на схеме:

Недостаток этого способа защиты заключается в том, что она непригодна для систем, наполненных незамерзающей жидкостью. Кроме того, схема неприменима в условиях, когда отсутствует централизованное водоснабжение, ведь вместе с отключением электроэнергии прекратится и подача воды из скважины или бассейна.

Требования к дымоходу

Чтобы определить, какие характеристики предъявляет сам производитель, необходимо прочесть инструкцию, ведь там даны конкретные данные, какое минимальное сечение трубы нужно, высота, температурный режим – эти факторы в конкретном случае являются основополагающими и на них нужно ориентироваться.Как правило, в инструкции завод изготовитель пишет, какой дымоход лучше для твердотопливного котла и какие технические параметры нужно учитывать. Выше перечисленные характеристики, как высота, длина дымохода позволят выбрать надежный, а главное функциональный с точки зрения именно этой модели канал.

Учитывайте диаметр дымохода для твердотопливного канала, ведь не каждый канал сможет вывести образованное количество газа за определенное время, а скопившаяся гарь, газы могут попасть в помещение, через не герметичные стыки и трещины.

Технологические требования

Необходимо соблюдать следующие технические требования:

Должен быть предусмотрен специальный участок, чтобы разогнать дым. Он представляет собой вертикальную трубу, устанавливаемую за патрубком твердотопливного котла. Разгоночный участок делается высотой один метр.
Дымоход устанавливается только вертикально. Допускается отклонение не более 30 градусов.
Запрещается наличие прогибов.
Очень важна длина (3 — 6 метров).
Допускается наличие трех горизонтальных участков. Причем длина каждого не должна превышать полметра.
Возвышение оголовка над крышей должно превышать 100 см.
Крепление трубы к стене, выполняется с шагом 1,5 метра.
Для создания герметичного стыка, трубы обильно смазывают термостойким герметиком.

Чтобы получить идеальную тягу, необходимо чтобы в конструкции дымохода было минимальное количество поворотов. Наилучшим считается ровная труба.

Дымоход можно устанавливать внутри здания или за его пределами. Для первого варианта, необходимо защитить трубу, чтобы она не соприкасалась с горючими материалами. Используется специальный металлический экран, устанавливаемый в месте прохождения трубы через перекрытие. Дымоход должен находиться от стены на расстоянии более 25 см.

Намного безопаснее выглядят наружные конструкции. Их намного проще обслуживать. Мастера считают этот метод самым предпочтительным.

Причины перегрева

Одна единственная причина перегрева — то, что котел вырабатывает большее количество тепла, чем потребляется системой отопления. Но если раньше все было нормально, а сейчас возник перегрев котла, то проблема не в том, что котел сильно мощный, а проблема заключается в другом.

Возможно, что у вас просто забился грязевой фильтр перед циркуляционным насосом. В этом случае нужно его выкрутить и прочистить и проблема будет решена. При такой проблеме у вас обратка будет холодная.

Есть вариант, что просто сломался циркуляционный насос. При такой проблеме у вас обратка также будет холодная. Меняйте насос.

Но самая распространенная проблема — это перегрев в результате отключения электроэнергии. У вас всё идеально — чистый фильтр, исправный насос, но он просто не может работать. И возникает перегрев. Решить проблему можно путем тушения котла или вытаскивания горящего топлива из топки котла — но это далеко не лучший вариант. Самый лучший вариант — сделать систему отопления не чувствительной к отключению напряжения питания — сделать ее самотечной или поставить источник бесперебойного питания.

Смотрите видео с возникновением перегрева котла при отключении напряжения питания.

А вот видео со способом решения проблемы перегрева котла и системы отопления.

Группа безопасности котла в системе отопления

Настоящего специалиста по ремонту котлов трудно найти

Поэтому важно разбираться в них самостоятельно, ибо мастер действительно требуется не всегда и многие проблемы можно устранить самому. Рассмотрим список неисправностей котла, который максимально охватывает все возможные поломки

Статья рассчитана на неспециалиста, а обычного человека, которому под силу устранение таких проблем.

Схема с теплоаккумулятором

В ряде стран Евросоюза введены правила, согласно которым схемы подключения твердотопливных котлов в систему отопления обязательно должны включать в себя теплоаккумулятор. Без него эксплуатация таких отопителей просто запрещена. Причина – в высоком содержании угарного газа (СО) в выбросах во время ограничения подачи кислорода в топку для уменьшения интенсивности горения.

При нормальном доступе воздуха образуется безвредный углекислый газ (СО2), поэтому топка должна функционировать на полную мощность, отдавая энергию теплоаккумулятору. Тогда содержание СО не будет превышать экологические нормы. На постсоветском пространстве таких требований пока что нет, соответственно, мы продолжаем перекрывать доступ воздуха с целью добиться медленного тления древесины, например, в котле длительного горения .

Теплоаккумуляторы имеются в продаже как готовое изделие, хотя многие умельцы делают их самостоятельно. По большому счету, это бак, покрытый слоем теплоизоляции. В заводском исполнении может иметь встроенный контур ГВС и ТЭН для подогрева воды. Такое решение позволяет накапливать тепло от дровяного котла, а в моменты его простоя – обеспечивать обогрев дома в течение какого-то времени. Схема соединения котла с теплоаккумулятором показана на рисунке:

Примечание. В схеме вместо смесительного узла, состоящего из нескольких элементов, установлено готовое устройство, выполняющее те же функции, — LADDOMAT 21.

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.

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.

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.

Как работает распределительный термостатический клапан

Термостатический клапан устанавливается на подаче перед участком байпаса (участок трубопровода), соединяющего подачу и обратку котла в непосредственной близости к котлу. При этом образуется малый контур циркуляции теплоносителя. Термоколба, как было сказано выше, устанавливается на обратный трубопровод в непосредственной близости к котлу.

В момент пуска котла теплоноситель имеет минимальную температуру, рабочее тело в термоколбе занимает минимальный объем, давления на шток термоголовки нет, и клапан пропускает теплоноситель только в одном направлении циркуляции по малому кругу.

По мере нагрева теплоносителя увеличивается объем рабочего тела в термоколбе, термоголовка начинает давить на шток клапана, пропуская холодный теплоноситель к котлу, а нагретый теплоноситель в общий циркуляционный контур..

В результате подмешивания холодной воды температура в обратке снижается, а, значит, уменьшается объем рабочего тела в термоколбе, что ведет к уменьшению давления термоголовки на шток клапана. Это в свою очередь приводит к прекращению подачи холодной воды в малый циркуляционный контур.

Процесс продолжается до тех пор, пока весь теплоноситель не будет нагрет до требуемой температуры. После чего клапан перекрывает движение теплоносителя по малому циркуляционному контуру, а весь теплоноситель начинает движение по большому кругу отопления.

Смесительный термостатический клапан работает также, как распределительный клапан, но устанавливается он не на подающий трубопровод, а на обратный. Располагается клапан перед байпасом, соединяющим подачу и обратку и образующим малый круг циркуляции теплоносителя. Термостатическая колба крепится на том же месте-на участке обратного трубопровода в непосредственной близости к котлу отопления.

Пока теплоноситель холодный, клапан пропускает его только по малому кругу. По мере нагрева теплоносителя термоголовка начинает давить на шток клапана, пропуская часть нагретого теплоносителя в общий циркуляционный контур котла.

Как видите, схема предельно простая, но при этом эффективная и надежная.

Для работы термостатического клапана и термоголовки не нужна электрическая энергия, оба устройства энергонезависимые. Никакие дополнительные устройства или контролеры также не нужны. Для нагрева теплоносителя, циркулирующего по малому кругу достаточно 15 минут, тогда как нагрев всего теплоносителя в котле может занять несколько часов.

Это значит, что используя термостатический клапан, продолжительность образования конденсата в твердотопливном котле сокращается в несколько раз, а вместе с нею сокращается время разрушительного воздействия кислот на котел.

Для защиты твердотопливного котла от конденсата необходимо выполнить правильно его обвязку, используя термостатический клапан и создав при этом малый контур циркуляции теплоносителя.

Покупая и устанавливая твердотопливный котел, надо обязательно учесть особенности его эксплуатации, а именно – высокую вероятность перегрева в нештатных ситуациях, что может закончиться серьезной аварией и даже разрушением водяной рубашки агрегата (взрывом). Также немалый вред может нанести образование конденсата на стенках камеры сгорания, что случается при определенных режимах работы. Чтобы исключить подобные неприятности, должна быть предусмотрена защита твердотопливного котла от перегрева и конденсата, о чем и пойдет речь в нашей статье.

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:

Примечание. Базовая схема, где имеется малый котловой контур и трехходовой клапан, представленная на рисунке, обязательна к применению и при совместной работе с другими видами теплогенераторов.

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.

Важно! Ситуация с отключением электричества представляет особую опасность для чугунных теплообменников. Резкая подача насосом холодной воды из системы может привести к его растрескиванию и потере герметичности

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.

Основной принцип защиты котла от конденсата

Для защиты твердотопливного котла от образования конденсата необходимо исключить ситуацию, при которой возможен это процесс. Для этого нельзя допустить попадание в котел холодного теплоносителя. Температура обратки должна быть меньше температуры подачи на 20 градусов. При этом температура подачи должна быть не менее 60 С.

Самый простой способ состоит в нагреве в котле малого количества теплоносителя до номинальной температуры, создания для его движения малого контура отопления и постепенного подмеса к горячей воде остальной части холодного теплоносителя.

Идея простая, но реализовать ее можно различными способами. Например, некоторые производители предлагают приобрести готовый смесительный узел, стоимость которого может составлять 25 000
и более рублей. Например, компания FAR (Италия) предлагает подобное оборудование за 28500 рублей
, а компания Ладдомат
продает смесительный узел за 25500 рублей
.

Более экономичный, но при этом не менее эффективный способ защитить твердотопливный котел от конденсата состоит в регулировании температуры теплоносителя, поступающего к котлу, с помощью термостатического клапана с термоголовкой.

Практическаие рекомендации по настройке температуры твердотопливного котла при помощи термомеханического регулятора тяги

Для начала необходимо полностью открыть заслонку подачи воздуха (поддувало), растопить котел и дождаться, чтобы на термометре котла температура достигла 60 °С. После этого необходимо выставить щель заслонки подачи воздуха около 1-2мм при помощи регулировочного винта.
Далее выставляем на регуляторе тяги температуру 60 °С – либо по белой шкале, либо по красной – в зависимости от монтажного положения регулятора и натягиваем цепочку до момента, когда она перестанет провисать (с минимальной натяжкой). Теперь следует поэкспериментировать с температурой на ручке регулятора и температурой, которую поддерживает котел. По результатам тестов корректируем длину цепочки.

Регулировка температуры твердотопливного котла с помощью вентилятора и контроллера

Второй способ регулировки температуры твердотопливного котла
состоит в использовании вентилятора и контроллера, и его можно отнести к случаю активного
регулирования подачи воздуха. Суть данного способа заключается в прямом дозировании количества воздуха, попадающего в камеру сгорания котла. Исполнительным механизмом в данном случае является вентилятор, который нагнетает воздух в камеру сгорания. Изменяя обороты вентилятора, можно плавно и в широком диапазоне менять объем воздуха, попадающего в камеру сгорания твердотопливного котла. Управляет вентилятором контроллер. Суть управления заключается в плавном изменении напряжения питания вентилятора, в зависимости от разницы между заданной температурой и той, что есть сейчас в котле.

Рассмотрим параметры, которые может обеспечивать стандартный контроллер:

конечная температура котла – это заданная температура, которую должна обеспечить автоматика;
гистерезис работы вентилятора – это разница температур от заданной, в пределах которой будет происходить линейное управление оборотами вентилятора (пропорциональный закон);
минимальные обороты вентилятора – это минимальные обороты в рабочем режиме (минимальная тепловая мощность котла);
максимальные обороты вентилятора – это обороты в режиме максимальной мощности по контроллеру (максимальная тепловая мощность котла);
время продувки – это время, автоматика включает вентилятор, когда котел набрал заданную температуру чтобы пламя в котле не угасло;
время паузы между продувками – чтобы не перегреть котел, когда он набрал температуру;
температура включения насоса системы отопления – насос включится только при достижении заданной температуры;
гистерезис насоса – разница, показывающая на сколько градусов от заданной может опуститься температура воды в котле без выключения насоса. Определяет температуру при которой насос выключится;
коррекция показателей температуры – если датчик смонтирован не правильно и его показатели некорректны;
температура погашения котла – температура при которой в котле уже нет топлива и выключается вентилятор;
тестовый режим позволяет проверить работу насоса и вентилятора в ручном режиме.

Как видим данный способ регулировка
подачи воздуха имеет возможность более точно обеспечить заданную температуру теплоносителя в твердотопливном котле
. Однако, при достаточной герметизации дверцы подачи воздуха и поддувала, данная система автоматики может привести к затуханию котла в режиме отсутствия электропитания, потому что на вентиляторе смонтирован гравитационный клапан подачи воздуха, когда вентилятор не работает, клапан не позволяет подать воздух в камеру сгорания.

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.

Многие производители котельного оборудования требуют, чтобы на входе в котел была вода не ниже определенной температуры, т. к. холодная обратка плохо сказывается на котле:

- снижается КПД котла,
- увеличивается выпадение конденсата на теплообменнике, что приводит к коррозии котла,
- из-за большой разницы температур на входе и выходе теплообменника его металл расширяется по разному — отсюда напряжения и возможное растрескивание тела котла.

Способ первый — идеальный, но дорогой.

Esbe
предлагает готовый модуль для подмеса в обратку котла и управления загрузкой теплоаккумулятора (актуально для твердотопливных котлов) — устройство LTC 100 — аналог популярного узла Laddomat (ладдомат).

Фаза 1. Начало процесса горения. Смесительное устройство позволяет быстро повысить температуру котла, таким образом начиная циркуляцию воды только в контуре котла.

Фаза 2: Начало загрузки накопительного бака. Термостат, открывая подключение от накопительного бака, задаёт температуру, которая зависит от версии изделия. Высокая, гарантированная обратная температура к котлу, поддерживается благодаря всему циклу сгорания

Фаза 3: Накопительный бак в процессе загрузки. Хорошее управление обеспечивает эффективную загрузку накопительного бака и правильное расслоение в нём.

Фаза 4: Накопительный бак полностью загружен. Даже на окончательном этапе цикла сгорания, высокое качество регулировки обеспечивает хороший контроль обратной температуры к котлу с одновременной полной загрузкой накопительного бака

Фаза 5: Окончание процесса сгорания. Полностью закрывая верхнее отверстие, поток прямо направляется в накопительный бак, используя тепло в котле

Способ второй — попроще, используя трехходовой термосмесительный клапан высокого качества.

Например клапаны от ESBE или или VTC300. Эти клапаны различаются в зависимости от мощности используемого котла. VTC300 используется при мощности котла до 30кВт, VTC511 и VTC531 — при более мощных котлах от 30 до 150 кВт

Клапан монтируется на байпасной линии между подачей и обраткой котла.

Встроенный термостат открывает вход «А» при температуре на выходе «АВ» равной настройке термостата (50, 55, 60, 65, 70 или 75°C). Вход «В» полностью закрывается когда когда температура на входе «А» превышает номинальную температуру открытия на 10°C.

При температуре теплоносителя на выходе клапана «АВ» менее 61°C, вход «А» закрыт, через вход «В» идет горячая вода от подачи котла в обратку. При превышении температуры теплоносителя на выходе «АВ» более 63°C байпасный вход «B» перекрывается и теплоноситель из обратки системы через вход «А» поступает в обратку котла. Байпасный выход «В» открывается вновь при падении температуры на выходе «АВ» до уровня 55°C

При прохождении через выход «АВ» теплоносителя температурой менее 61°C, вход «А» с обратки системы закрыт, на выход «АВ» подается горячий теплоноситель с байпаса «В». При достижении на выходе «АВ»температуры более 63°C вход «А» открывается, и вода из обратки смешивается с водой из байпаса «В». Для уравнивания байпаса (чтобы котел не работал постоянно на малый круг циркуляции) перед входом «В» на байпасе требуется установить балансировочный клапан.

Твердотопливный котел в отличие от котлов газовых, электрических или жидкотопливных работает не постоянно, а периодически, особенно, если он предназначен для обогрева загородного дома или дачи.