Як власноруч підключити твердопаливний котел

За експлуатацією дров’яні та вугільні опалювальні агрегати відрізняються від теплогенераторів, що споживають електроенергію чи газ. Від того, як підключити твердопаливний котел до системи опалення, залежить безпека і ефективність горіння кожної закладки палива.

Пропонуємо детально розглянути базову схему підключення твердопаливного котла під час монтажу опалювальної розводки своїми руками. Також розберемо під’єднання опалювача до теплоакумулятора (інакше – буферної ємності) та іншого нагрівального обладнання.

Особливості котлів на твердому паливі

Окрім споживання твердих різновидів біопалива, ТТ-котли мають ще 2 суттєві відмінності від інших теплогенераторів. Ці особливості потрібно завжди враховувати при підключенні твердопаливного котла до будинкової системи опалення. У чому вони полягають:

1. Здатність деякий час після перекриття кисню продовжувати нагрівання — інерційність. Поки що немає методів одразу припинити горіння деревини чи вугілля у топці. Хіба що вилити відро води ?.
2. Поява конденсату на внутрішніх стінках паливної камери під час розігріву твердопаливного котла. Волога конденсується через подачу до котлового бака холодного теплоносія з радіаторної мережі (температура – до 50 °С).

Примітка. Існують ТТ-котли, які практично не мають інерційності. Це агрегати на пелетах, обладнані пальниковими пристроями. Гранули подаються у топку невеликими дозами, тому після вимкнення пальника полум’я доволі швидко згасає.

Через інерційність виникає можливість перегріву водяної сорочки опалювача з подальшим кипінням теплоносія. Починається утворення пари, тиск різко підвищується, що може призвести до розриву обшивки теплогенератора. Маємо вилив води, купу пари та зруйнований ТТ-котел. Хоча наслідки вибуху бувають і гірші.

Така ситуація виникає, якщо обв’язка твердопаливного котла зроблена неправильно. Річ у тому, що дров’яний котел має працювати у режимі інтенсивного горіння, аби досягнути максимального паспортного ККД. В той момент, коли теплоносій досягає найвищої температури 85 °С, термостат зачиняє повітряну заслінку. Але тління у топці не припиняється, тому вода встигає нагрітися ще на 2–4 °С.

Щоб уберегти твердопаливний котел від підвищення тиску і вибуху, до схеми завжди включається група безпеки. Вона встановлюється одразу на виході опалювача.

Друга проблематична властивість агрегата на дровах – випадіння конденсату на всередині камери спалювання. Причина – протікання крізь сорочку холодної води під час розгоряння. Отримуємо конденсат – агресивну вологу, що викликає корозію сталевих стінок. На додачу рідина змішується с сажею та перетворюється на липкий наліт, який важко віддирається. Питання вирішується включенням до схеми обв’язки змішувального вузла.

Опалювальні агрегати з чавуну не бояться корозії. Але на чавунний теплообмінник чатує інша небезпека – розтріскування від температурного шоку. Уявімо ситуацію: в приватному будинку на півгодини вимкнули світло, зупинився циркуляційний насос і рух води крізь твердопаливний котел. За 30 хвилин теплоносій у батареях охолоне, а теплообмінник ще трохи підігріється завдяки інерційності.

Після подачі електрики і запуска насоса до рубашки котла різко надійде охолоджений теплоносій з системи опалення. Через перепад температур чавун отримає шок і дасть тріщину. Заміна зруйнованої секції – задача досить складна. Запобігти аварії знову допоможе елемент підключення твердопаливного котла – вузол підмішування.

Ми не ставимо за мету заздалегідь налякати власників ТТ-котлів чи спонукати їх до придбання дорогих деталей обв’язки, без яких можна обійтися. Пояснення засновані на невдалому досвіді користувачів, на ньому потрібно вчитися. Якщо правильно підключити дров’яний котел за нашою інструкцією, ймовірність перегріву чи поломки знизиться до мінімуму.

Базове підключення твердопаливного котла

До канонічної схеми під’єднання котла на твердому паливі треба включити 2 основні елементи – групу безпеки та вузол змішування з триходовим клапаном. Останній оснащується накладним температурним датчиком і термоголовкою, як зображено на принциповій схемі.

Примітка. На малюнку умовно не зображений розширювальний бак. Ємність має приєднуватися до зворотного трубопроводу опалення перед циркуляційним насосом (якщо дивитися за напрямком течії).

Наведена схема повинна застосовуватися для підключення будь-якого котла на дровах, вугіллі, тирсі і навіть пелетах. Можна знайти в інтернеті різні схеми обв’язки – з буферною ємністю, непрямим водонагрівачем чи гідрострілкою, де цей вузол не відображений. Однак він має там бути обов’язково. Яким чином працює схема захисту від конденсату в топці, розповість експерт на відео:

Група безпеки встановлюється на подачі теплоносія, на вихідному патрубкові твердопаливного котла. Її задачі:

1. Автоматично скидати тиск в системі у разі зростання до певного порогу (зазвичай – 3 Бар). Це робить запобіжний клапан – стравлює воду і пару у випадку перегріву.
2. Видаляти пару і бульбашки повітря під час заповнення мережі. Цим займається автоматичний поплавковий розповітрювач.
3. Показувати актуальний тиск на ділянці біля котла за допомогою стрілочного манометра.

Застереження. Категорично не дозволяється ставити кран чи іншу арматуру на відрізку труби між штуцером котла і групою безпеки. Якщо ви встановили такий кран з метою відсікання та ремонту деталей групи, зніміть з нього рукоятку.

Як працює схема

Завдання змішувального вузла – не пустити до водяної сорочки теплогенератора холодну зворотну воду. У такий спосіб він оберігає котел від конденсату і температурних перепадів. Як це відбувається:

1. В момент розпалювання дров на холодному котлі вхід клапана з боку радіаторів закритий. Насос рухає теплоносій малим колом через байпас.
2. Коли температура у зворотній трубі зросте до 50—55 °С, термочутлива рідина з колби накладного датчика почне тиснути на привід термоголовки. Той давить на шток 3-ходового клапана, прохід починає відкриватися.
3. Охолоджений теплоносій надходить у клапан, змішується з нагрітою водою, яка тече байпасом, та йде до котла. Відповідно, частина гарячого теплоносія рухається до батарей опалення.
4. Мережа поступово прогрівається, температура зворотної лінії зростає. Термоголовка все сильніше тисне на шток, вхід відкривається більше. Байпас, навпаки, поступово закривається. При максимальній температурі увесь теплоносій направляється у теплообмінник ТТ-котла.

Важливий нюанс. До триходового вентиля підходить спеціальна термоголовка, обладнана капілярним датчиком у вигляді колби (схожа на термопару). Вона має регулювати температуру в діапазоні 40…70 чи 50…80 °С.

Наведену схему підключення твердопаливного агрегата не можна назвати складною, усі елементи без проблем монтуються своїми руками. Якщо ви плануєте робити опалення приватного будинку з поліпропілену чи інших пластикових труб, слід врахувати 2 моменти:

1. Відрізок подавальної труби між опалювачем і групою безпеки має робитися з металу – міді, нержавійки, чорної сталі. Далі можна прокладати полімерні труби.
2. Трубний поліпропілен має товсті стінки, крізь які погано проникає тепло. Щоб накладний датчик працював коректно, а триходовий вентиль відкривався своєчасно, ділянку зворотного трубопроводу теж треба робити з металу.

Дамо пораду щодо місця розташування циркуляційного насоса. Найкраще його встановлювати за схемою – на зворотній магістралі перед котлом, але позаду клапана. Ніщо не заважає розмістити насос на подачі, однак згадаємо про можливість утворення пари у випадку перегріву. Якщо пара проникне до крильчатки, перекачування води зупиниться, котел перестане охолоджуватися і може вибухнути значно швидше.

Як здешевити обв’язку

На обв’язці твердопаливного котла можна трохи зекономити. Замість триходового  крана з головкою і датчиком треба встановити клапан з фіксованим налаштуванням температури. Пристрій має власний термоелемент, що реагує на температуру вхідного теплоносія. Якщо вона знизиться до 55 чи 60 °С (залежно від моделі), прохід повністю закриється.

Примітка. Клапани для змішувальних вузлів, здатні підтримувати єдину температуру вихідного теплоносія, виробляються багатьма визнаними фірмами: Danfoss, Herz Armaturen, Regulus та інших.

Встановлення описаного вище елемента жодним чином не впливає на якість роботи опалення. Разом зі здешевленням втрачається лише 1 функція: керування температурою змішаної води, оскільки термоголовка відсутня. Для більшості домовласників ця втрата не має значення.

Обв’язка ТТ-котла з теплоакумулятором

Буферна ємність дозволяє твердопаливному котлу працювати с найвищим ККД (75…85% залежно від типу агрегата). Резервуар збирає теплову енергію, яку опалювач виробляє в режимі максимального горіння, тобто, з найменшими втратами. Якщо зменшити подачу повітря та сповільнити горіння, деревні гази спалюватимуться не повністю і частково викидатимуться в димохід у вигляді сажі (чистий вуглець).

Довідка. У більшості країн західної Європи не дозволяється встановлювати твердопаливні котли без теплоакумулятора. Так організована боротьба з викидами чадного газу CO.

В країнах колишнього СРСР існує інша точка зору. В режимі інтенсивного спалювання 1 закладки дров вистачає на декілька годин – від 3 до 5. Оскільки домовласники не бажають працювати кочегарами, горіння навмисно затримується. Котел діє в режимі тління, виробляючи мало теплоти і викидаючи левову частку палива в трубу.

Подібний підхід не є правильним та економічним. Ось чому ми радимо ставити буферну ємність та підключати до неї твердопаливний котел за наступною схемою:

Спочатку бак накопичує тепло (технічною мовою – завантажується), а після зупинки теплогенератора починає віддавати енергію системі опалення. Щоб знижувати температуру води, що прямує до батарей, після ємності теж встановлюється змішувальний 3-ходовий кран + вторинний насос.

Зауваження. Тривалість обігріву будинка від теплоакумулятора залежить від його об’єму. Місткість бака можна порахувати спрощено: для оселі площею 200 м² потрібна ємність приблизно 1 м³.

Перед придбанням та підключенням буферної ємності до твердопаливного агрегата врахуйте деякі нюанси:

1. Потужності теплогенератора має вистачати, щоб одночасно опалювати будинок і завантажувати резервуар. Знадобиться котел з подвійним запасом продуктивності та великою топкою.
2. Треба вірно підібрати обидва насоси. Умова така: витрата теплоносія у котловому первинному контурі має перевищувати витрату в радіаторній мережі. Зазвичай так і трапляється, бо гідравлічний опір вторинного контуру значно вищий.

Наш експерт пропонує свою схему приєднання ТТ-котла до саморобного буферного бака, який одночасно служить бойлером непрямого нагріву. Цей спосіб демонструється на відео:

Під’єднання двох котлів

Задля зручності і економії коштів господарі приватних осель часто встановлюють два чи більше теплогенераторів, працюючих на різному паливі. Наприклад:

• природний або скраплений газ + вугілля і дрова;
• тверде паливо + електроенергія.

Обидва опалювачі необхідно об’єднати таким чином, щоб резервний агрегат (газовий або електричний) підтримував роботу опалення після прогоряння дров у топці основного ТТ-котла. При наявності теплоакумулятора змонтувати таку схему нескладно, оскільки бак служить гідравлічним роздільником, як показано на картинці.

До виходу буферної ємності можна приєднати декілька споживачів: радіаторну мережу опалення, теплу водяну підлогу, бойлер непрямого нагріву. Зважаючи на вартість теплового акумулятора та елементів обв’язки, наведемо більш доступну схему, яку ви змонтуєте самотужки:

Примітка. Ця схема однаково підходить для електричних і газових котлів, які планується суміщувати з твердопаливним.

Зрозуміло, що основним джерелом тепла виступає дров’яний опалювач. Коли паливо у топці згорить, будинок почне охолоджуватись, температура знизиться. На це відреагує кімнатний термостат і ввімкне котел електричний. В цей час подавальний трубопровід ТТ-котла остигатиме далі, тому спрацює механічний термостат та зупинить насос первинного контуру.

При розпалюванні нової закладки дров автоматика діятиме у зворотному порядку. Електрокотел вимкнеться, насос твердопаливного агрегата запуститься. Докладніше підключення описується на відео:

Схема первинно-вторинних кілець

Останній спосіб годиться для спільного підключення декількох споживачів,  твердопаливного котла і резервного теплогенератора. Завдяки методу первинно-вторинних циркуляційних кілець здійснюється гідравлічне розподілення контурів. Гідрострілка і дорога автоматика не використовується.

Як працює об’єднувальна схема:

1. Є первинне кільце циркуляції з насосом, до нього обома трубопроводами (подавальними і зворотними) під’єднуються усі джерела тепла та споживачі.
2. Основний насос забезпечує потрібну витрату теплоносія у головному кільці. Завдяки малій відстані між врізками перепад тиску не впливає на течію води основним кільцем.
3. Вторинні насоси опалювальних контурів відбирають і одночасно повертають потрібну кількість теплоносія у кільце.

Уточнення. Головна умова працездатності схеми – достатня продуктивність основного насосу порівняно с іншими. Щоб виконати цю умову, треба зробити гідравлічний розрахунок і зважено підібрати насоси за тиском і продуктивністю.

Як на практиці підключити твердопаливний котел методом первинно-вторинних кілець, дивимося в останньому відео:

Заключний висновок

Як бачите, підключення котлів на твердому паливі не є простим. Помилок допускати не можна, інакше отримаєте непрацездатне обладнання або заморитесь підкидати дрова і віддирати сажу. Ще перед закупкою комплектуючих краще порадитися з майстром чи експертом у справі опалення приватних будинків.