Схеми опалювальних систем з одним котлом

Схеми опалювальних систем з одним котлом

Для початку розглянемо систему опалення на основі популярних настінних двоконтурних котлів потужністю до 35 кВт, в яких другий контур спрямований на забезпечення гарячого водопостачання. У цих котлах передбачено чотири патрубки: два з яких приєднуються до системи опалення, а два інших на гаряче водопостачання. У котлі є свій циркуляційний насос і розширювальний бак і здавалося б, що досить просто змонтувати котел на стіну, підвести до нього газ, приєднати труби водопроводу, гарячого водопостачання та опалення, і можна запускати систему. І це дійсно так, але тільки при наявності одного опалювального контура, наприклад, радіаторного. Але що потрібно зробити, якщо крім опалювального контуру в будинку ще хочеться мати «теплі підлоги», благо, потужність котла дозволяє?

Температура теплоносія в системі опалення і системі «теплої підлоги» різна, тому просто приєднати дві різні системи опалення за допомогою трійників до патрубку подачі з котла можна, але потрібно придумувати схему вирівнювання перепадів тисків у двох різних кільцях опалення. В принципі, це не так складно, але не володіючи інженерними знаннями в області теплотехніки, можна зробити простіше - використовувати систему первинно-вторинних кілець з гідроколлектором, який в цьому випадку виступає ще і як гідровиравнівателя тиску. Цей прийом широко відомий в теплотехніці, такий вирівнювач називають «стрілкою». «Стрілка» забезпечує постійну витрату теплоносія через котел, що сприятливо позначається на його довгостроковій роботі.

Беремо готовий гідроколлектор, наприклад, «елемент-Мікро» від фірми «Гидромонтаж» і приєднуємо його до котла, а на вихідні патрубки «садимо» радіаторну систему опалення та систему «теплих підлог» (рис. 54). Ось і все обв`язування котла.

Мал. 54. Схема обв`язки настінного котла

При необхідності влаштування декількох контурів «теплої підлоги» до гідроколлектору приєднується ще і звичайний колектор (рис. 55), головне, щоб сумарний витрата теплоносія у вторинних кільцях не перевищував витрата в котлі. Іншими словами, котел може видати повну потужність своїм насосом, обертаючи гарячу воду по первинному кільцю (по гідроколлектору і власним контуру), а споживачі (вторинні кільця) не повинні відкачувати з гідроколлектора більше гарячої води, ніж він може дати. В іншому випадку, вода в контурах, звичайно, буде присутній, але котел не встигне її нагріти. Розрахунок потужності вторинних кілець проводиться за обсягом теплоносія, завданням швидкості руху теплоносія в опалювальних контурах, підбором довжини і внутрішнього діаметра труб. Сума всіх обсягів теплоносія, що протікає по вторинним кільцям за одну годину, не повинна перевищувати обсягу теплоносія, що видається котлом за той же час.

Мал. 55. Збільшення кількості споживачів на обв`язку настінного котла

Якщо використовується котел простіше, наприклад, на підлозі, в якому немає контуру гарячого водопостачання, розширювального бака, автоматичного повітрявідводчика і циркуляційного насоса, то в схему опалення повинні бути включені ці прилади (рис. 56).

Мал. 56. Система опалення з вертикальним гідроколлектором

При збільшенні числа споживачів і ця схема може бути змінена включенням в її ланцюг звичайних колекторів (рис. 57). Зверніть увагу, що і в цьому випадку, як у випадку зі схемою, зображеної на малюнку 55, кількість вторинних кілець не було збільшено, воно залишилося колишнім. Одне з вторинних кілець було просто замінено на двотрубну колекторну систему. Саме таке поєднання систем опалення з первинно-вторинними кільцями і звичайних систем опалення (колекторних, дво- або однотрубних) і називається комбінованою системою опалення.

Мал. 57. Система опалення з вертикальним гідроколлектором зі збільшенням кількості споживачів

Як працюватимуть комбіновані системи? Припустимо, що у вторинних кільцях чотирьох- або триходові змішувачі знаходяться в закритому положенні, тобто вторинні кільця не посилають запиту на теплоносій. В цьому випадку теплоносій нагрівається в казані і ведений циркуляційним насосом «крутиться» в первинному кільці - гідроколлекторе. Вода надходить в котел приблизно тієї ж температури, що і вийшла з нього. Це дуже добре позначається на роботі котла: немає термічного удару, немає великого перепаду тиску. Всі сучасні котли забезпечуються автоматикою, що вимірює температуру теплоносія на подачі, так як вода приходить в котел гарячої, то підігрівати її майже не треба. Автоматика віддає наказ на пальник котла і він знижує висоту полум`я або зовсім вимикає пальник. Котел працює в економічному режимі. Далі, теплоносій, циркулює по вторинному кільцю, остигає і змішувач відкривається - пішла команда на запит тепла. Циркуляційний насос вторинного кільця через змішувач починає відкачувати гарячу воду з гідроколлектора і скидати в нього охолоджену. Обратка, змішуючись з водою в гідроколлекторе, надходить в котел. Датчик температури на котлі фіксує зниження температури і тут же збільшує полум`я пальника. Таким чином, чим більше буде запитів на тепло з боку вторинних кілець, тим сильніше котел стане нагрівати воду і, навпаки, при відсутності запитів на тепло - котел переходить в економічний режим, аж до повного відключення пальника.

Для підлогових котлів потужністю до 50 кВт можна використовувати гідроколлектор «Компакт» фірми «Гидромонтаж», змонтований на спеціальному сталевому модулі, який прикріплюють до стіни і підлоги (рис. 58). У цій схемі використовується «подовжувати» первинне кільце з м`яким пріоритетом гарячого водонагреванія. Коли бойлер наповнений гарячою водою, чотирьохходовий змішувач знаходиться в закритому положенні, теплоносій, підганяли циркуляційним насосом первинного кільця, протікає по обидва секціях гідроколлектора і повертається в котел. При включенні водорозбору гарячої води бойлер надсилає запит на тепло і змішувач відкривається, таким чином первинне кільце як би подовжується і вже включає в себе бойлер. Автоматика бойлера налаштована таким чином, що дозволяє налаштовувати водопідігрів на «жорсткий», «м`який» і «паралельний» режим. Іншими словами, при «подовженні» первинного кільця бойлер може мати пріоритет над іншими споживачами тепла або працювати паралельно з ними.

Мал. 58. Система опалення з горизонтальним гідроколлектором. Модуль «Гідро-Компакт» з встановленою системою автоматики і насосно-змішувальними групами

Як і попередні схеми, опалювальна система на гідроколлекторах «компакт» може бути розширена для підключення додаткових споживачів (рис. 59). Для цього до гідроколлектору можуть бути приєднані спеціальні вставки або звичайні колектори по двухтрубной схемою. При необхідності стандартна схема може бути не розширена, а навпаки, зменшена.

Мал. 59. Нарощування і укорочення системи опалення на гідроколлекторах «Гідро-Компакт»

Погодьтеся, що схемою, розрахованої на потужність котла до 50 кВт, здатної опалити будинок площею до 500 м ?, скористаються далеко не всі. Однак необхідно пояснити, що гідроколлектори, розраховані на таку потужність, можна застосовувати на менших теплових навантаженнях. Але ще раз повторимося, що покупці гідроколлекторов необхідно порівнювати їх живий перетин з витратою теплоносія від котла, так щоб швидкість руху води по колектору була в нормованих межах. Для слабких котлів колектор повинен бути обраний поменше, для потужних - побільше. Наприклад, для котла продуктивністю 30 кВт витрата теплоносія становить 1,8 м? / Год (30 л / хв), якщо прийняти швидкість руху теплоносія по колектору 0,3 м / с, то живий перетин колектора має скласти: f жс = Q / (3600? V) = 1,8 / (3600? 0,3) = (м? / ч) / (м / с) = 1,8? (100? см? / ч) / 3600? 0,3? (100 см / с) = 1800000/108000 = (см? / с) / (см / с) = 16 см ?, це може бути короб з розмірами 2? 8 або, наприклад, 3? 5,5 см. Якщо колектор такого ж перетину прийняти для котла потужністю 50 кВт, то швидкість руху рідини в ньому складе (обчислення пропустимо) 5,2 м / с, тобто перетину даного колектора замало і він повинен ить збільшений. Але якщо потужність котла буде менше, наприклад, 15 кВт, то швидкість руху теплоносія в колекторі складе 0,26 м / с, що відповідає нормам - цей гідроколлектор придатний для котла даної потужності.

Мал. 60. Система опалення з горизонтальним гідроколлектором. Модуль «Гідро-Компроміс» з встановленою системою автоматики і насосно-змішувальними групами

В опалювальних системах потужністю понад 50 кВт в схему (рис. 60) трубної розводки в обов`язковому порядку встановлюється вирівнювач тиску (інші назви: гідроразделітель або «стрілка»). У цій схемі первинне кільце складається з контуру котла і гідровиравнівателя, в якому циркулює теплоносій під дією насоса котла. Гідровиравніватель (рис. 61 забезпечує безперешкодну гарантовану циркуляцію через котел, а також гальмування потоку і зменшення перепаду тиску між прямою і зворотною магістралями колектора. При потребі в теплі від споживачів теплоносій циркулює через котел, гідровиравніватель, гідроколлектор і відповідне кільце споживача. Відбір тепла вторинними кільцями відбувається з верхньої камери колектора.

Мал. 61. Гідровиравніватель

Для потужних опалювальних систем з котлами від 50 кВт застосовуються гідровиравнівателі з розділяють сітками і магнітними пластинками. Гарячий теплоносій від труби, що подає котла, спонукувана первинним циркуляційним насосом, затікає в гідровиравніватель і, стикаючись з перегородкою, потрапляє у верхню частину корпусу. Тут знаходиться ще одна перегородка, сепаруюча теплоносій, відокремлюючи від нього повітря. Далі гаряча вода змішується з охолодженою, що прийшла від споживачів, і подається в систему опалення. Теплоносій, що прийшов із системи опалення, стикається з магнітними пластинами, які притягують до себе частинки металу і служать гальмом для охолодженої води, тут вода пригальмовує свою течію і скидає в осад шлам. Тут же відбувається і підмішування до охолодженої воді обратки гарячої води від подачі котла - підігрітий теплоносій обратки потрапляє в котел. Таким чином, гідровиравніватель одночасно служить сепаратором повітря, змішувачем, гальмом і відстійником.

Для слабких систем опалення, до 50 кВт, застосовується гідровиравніватель не менше функціональний, але більш простої конструкції. Це, як правило, ємність прямокутної форми з площею живого перерізу, що забезпечує зниження швидкості теплоносія від 0,2 до 0,4 м / с. Завдяки низькій швидкості з теплоносія випадає шлам і осідає на дні гідровиравнівателя і вивільняється повітря, який підбурює автоматичний. По центру гідровиравнівателя (в камері змішування) встановлюються 1-3 перфорованих перегородки, без герметичного проварювання по периметру. Якщо розрізати такий гідровиравніватель, то він дуже сильно нагадує автомобільний глушник, та й працює, приблизно, також.

Однією з найбільш популярних конструкцій на основі гідроколлекторов є схема на двох півкільцях (рис. 62), що є розвитком схеми, зображеної на малюнку 56. Система опалення на двох півкільцях дозволяє розширити число споживачів (вторинних кілець), але з умовою, що навантаження на півкільцях будуть приблизно однаковими. Схема застосовується з котлами будь-яких потужностей, якщо одного котла мало, то можна включити в схему другий котел.

Мал. 62. Схема опалення з двох півкілець

Включенням в схему опалення двох і більше котлів можна мати на меті не тільки нарощування опалювальної потужності, але і зниження енергоспоживання. Замість одного котла потужністю в 55 кВт можна встановити два котла, наприклад, по 25 і 30 кВт або три котла: два по 20 кВт і один - 15 кВт. Тоді в будь-який день в році в системі можуть працювати менш потужні котли, а при піковому навантаженні включатися все.