Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

Что такое обвязка и из чего ее делают

В системе отопления две основные части — котел и радиаторы отопления или теплый пол. То что их связывает и обеспечивает безопасность — это и есть обвязка. В зависимости от типа установленного котла используются разные элементы, потому обычно рассматривают отдельно обвязку твердотопливных агрегатов без автоматики и автоматизированных (чаще — газовых) котлов. У них разные алгоритмы работы, основные — возможность нагрева ТТ котла в фазе активного горения до высоких температур и наличие/отсутствие автоматики. Это накладывает ряд ограничений и дополнительных требований, которые приходится выполнять при обвязке котла, работающего на твердом топливе.

Пример обвязки котла — сначала идет медь, потом — полимерные трубы

Что должно быть в обвязке

Для обеспечения безопасной работы отопления обвязка котла должна содержать ряд устройств. Обязательно должны быть:

• Манометр. Для контроля давления в системе.
• Автоматический воздухоотводчик. Для спуска воздуха, попавшего в систему — чтобы не образовывались пробки и не стопорилось движение теплоносителя.
• Аварийный клапан. Для сброса чрезмерного давления (подключается к системе канализации так как стравливается  некоторое количество теплоносителя).
• Расширительный бак. Необходим для компенсации теплового расширения. В системах открытого типа бак ставится в верхней точке системы и представляет собой обычную емкость. В закрытых системах отопления (обязательно с циркуляционным насосом) ставится мембранный бачок. Место установки — в обратном трубопроводе, перед входом в котел. Он может быть внутри настенного газового котла или устанавливается отдельно. При использовании котла для подготовки воды для ГВС также необходим расширительный бак в этом контуре.

• Циркуляционный насос. Обязателен к установке в системах с принудительной циркуляцией. Для повышения эффективности отопления может стоять и в системах с естественной циркуляцией (гравитационных). Ставится на подачу или обратку перед котлом до первого ответвления.

Часть этих устройств уже установлена под кожухом газового настенного котла. Обвязка такого агрегата очень проста. Для того чтобы не усложнять систему большим количеством отводов манометр, воздухоотводчик и аварийный клапан собирают в одну группу. Есть специальный корпус с тремя отводами. На него накручиваются соответствующие устройства.

Так выглядит группа безопасности

Устанавливают группу безопасности на подающем трубопроводе сразу на выходе котла. Ставят так, чтобы легко было контролировать давление и можно было вручную стравить давление в случае необходимости.

Какими трубами делать

Сегодня в системе отопления уже редко используют металлические трубы. Их все чаще заменяют на полипропилен или металлопластик. Обвязка газового котла или любого другого автоматизированного (пеллетного, на жидком топливе, электрического) возможна сразу этими видами труб.

Настенный газовый котел можно подключать полипропиленовыми трубами сразу от входа котла

При подключении твердотопливного котла хотя-бы метр трубы на подаче непроходимо делать металлической трубой и лучше всего — медной. Дальше можно ставить переход на металлопластик или полипропилен. Но и это — не гарантия того, что полипропилен не разрушится. Лучше всего сделать дополнительную защиту от перегрева (закипания) ТТ котла.

При наличии защиты от перегрева обвязку котла можно сделать полиропиленовыми трубами

Металлопластик имеет более высокую температуру эксплуатации — до 95°C, чего достаточно для большинства систем. Можно ими делать и обвязку твердотопливного котла, но только в случае наличия одной из систем защиты от перегрева теплоносителя (рассказано чуть ниже). Но металлопластиковые трубы имеют два существенных недостатка: сужение в месте соединения (конструкция фитингов) и необходимость регулярной проверки соединений, так как они со временем текут. Так что обвязку котла металлопластиком делают при условии использования в качестве теплоносителя воды. Незамерзающие жидкости более текучие, потому в таких системах обжимные фитинги лучше не использовать — они все равно будут течь. Даже если заменить прокладки на химически стойкие.

Выбор места

Выбор места для котла

Для систем естественной циркуляции обычно подбирается напольный котел

В отношении него есть одно очень важное условие – он должен находиться в самой нижней точке всех контуров. Объясняется это тем, что в нем не должно скапливаться пузырьков воздуха

В противном случае теплообменник будет быстрее прогорать. Также на выходе должна быть труба, которая после перехода имеет вертикальное расположение, это необходимо для того, чтобы воздух мог беспрепятственно подниматься вверх, а впоследствии удаляться через специальный сбросной клапан или через открытый расширительный бачек.

Когда выполняется обвязка двухконтурного котла, дополнительно надо обеспечить его подключение к водопроводной системе. Это необходимо, т.к. в нем происходит не только нагрев теплоносителя для системы отопления, но и нагрев проточной воды, которая будет использоваться в бытовых нуждах. Для одноконтурных также может быть реализована подобная схема. Но сделать это возможно только при установке вторичного теплообменника. В его роли может выступать металлический баллон, через который пускается патрубок подачи в систему.

Что еще необходимо в системе

Обвязка котла будет неполной, если в ней не будет крана для слива и заполнения системы. И лучше, если они будут раздельными. Конкретное место установки зависит от строения системы, но есть определенные правила:

Кран для слива делают в самой нижней точке

Это очень важно, если систему отопления надо будет консервировать на зиму — необходимо чтобы в ней оставалось как можно меньше теплоносителя. Если система будет работать зимой постоянно обычно к одному из радиаторов приделывают кран (с патрубком или без) Это и будет место слива системы.
Такой кран для слива системы можно установить в любом удобном месте (на обратном трубопроводе)
Если в системе отопления будет использоваться вода, обычно подключается вход от водопровода

В случае с настенным газовым котлом для этого есть специальный патрубок со стационарным краном. Холодную воду подключают к этому входу, при необходимости подпитки кран открывают на короткое время. Если используется котел без специального патрубка, в трубопроводе подачи (желательно повыше) также устанавливают кран. Как вариант — на отрезке трубы, которая идет на расширительный бачок.

Один из вариантов установки крана для заполнения системы отопления

В некоторых системах слив и залив системы делают из одного крана. Это возможно, если есть насос, которым закачивается теплоноситель и есть манометр, по которому можно контролировать создаваемое давление. При наличии отдельного крана для залива системы в высокой точке можно ее заполнить и самотеком.

Совместное подключение двух котлов

Для повышения комфорта отопления частного дома многие хозяева устанавливают два и более источника тепла, работающие на разных энергоносителях. На данный момент наиболее актуальны сочетания котлов на:

• природном газе и дровах;
• твердом топливе и электричестве.

Соответственно, газовый и твердотопливный котел надо подключить таким образом, чтобы второй автоматически замещал первый после сжигания очередной порции дров. Такие же требования выдвигаются и к обвязке электрокотла с дровяным. Это сделать достаточно просто, когда в схеме обвязки участвует буферная емкость, поскольку она одновременно играет роль гидрострелки, что и показано на рисунке.

Подающие линии котлов присоединяются к верхним патрубкам теплоаккумулятора, обратные – к нижним

Как видите, благодаря наличию промежуточного бака-аккумулятора 2 разных котла могут обслуживать сразу несколько распределительных контуров отопления – батареи и теплые полы, и вдобавок загружать бойлер косвенного нагрева. Но теплоаккумулятор с ТТ-котлом ставят далеко не все, поскольку это недешевое удовольствие. На этот случай существует простая схема, причем ее можно смонтировать своими руками:

В схеме учтена особенность электрокотла – встроенный циркуляционный насос всегда работает

Здесь основным источником тепла является дровяной отопитель. После прогорания закладки дров температура воздуха в доме начинает падать, что регистрирует датчик комнатного термостата и тут же включает нагрев электрокотлом. Без новой загрузки дров температура в подающей трубе снижается и накладной механический термостат отключает насос твердотопливного агрегата. Если спустя какое-то время его разжечь, то все произойдет в обратном порядке. Подробно об этом способе совместного подключения рассказано на видео:

Watch this video on YouTube

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Всегда открытый выход смесительного клапана (левый патрубок на схеме) должен быть направлен к насосу и теплогенератору, иначе циркуляции в малом котловом контуре не будет

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и применяется с любыми котлами на твердом топливе, в том числе — пеллетными. Вы можете найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Способ защиты от выпадения влаги в топке подробно рассматривается на видео:

Watch this video on YouTube

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

1. Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
2. При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
3. Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
4. По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

1. Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
2. Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Подключение медными трубами не защитит полипропилен от разрушения в случае перегрева ТТ-котла. Зато позволит корректно работать термодатчику и предохранительному клапану на группе безопасности

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар.

Насос неспособен перекачивать газы, поэтому при заполнении камеры паром крыльчатка остановится, циркуляция теплоносителя прекратится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки.  В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Радиаторное подключение последовательного типа

Такой вариант возможен, если применяется конденсационный газовый котел, т.к. работа классического оборудования затруднена при температуре на обратке ниже +55 градусов. Дело в том, что охлажденный теплообменник собирает на своей поверхности конденсат. В составе продуктов сгорания газа содержатся, наряду с водой и углекислым газом, агрессивные кислоты. В таком случае появляется реальная угроза разрушения стальных или медных теплообменников.

Конденсационные котлы имеют другой принцип работы. Для сбора продуктов сгорания используется специальный теплообменник из нержавеющей стали (экономайзер). В итоге происходит дополнительная теплоотдача и увеличение КПД оборудования. Из-за этого температурный уровень обратной трубы в +30-40 градусов является оптимальным. Отопительная система состоит из двух последовательно подключенных контуров — радиаторного и внутрипольного. Обратная труба первого является подающей трубой второго.

Необходимые материалы и инструменты

Правильная обвязка котла состоит из теплоаккумулятора, гидрострелки, циркуляционного насоса, полипропиленовых труб и соединений

Правильная обвязка состоит из:

• Теплоаккумулятора – он накапливает и сохраняет тепло и позволяет снизить затраты на обогрев помещения приблизительно на 5-10%. Его наличие предусмотрено требованиями безопасности.
• Гидрострелки, которая выполняет функцию стандартного распределительного механизма. Благодаря ей поступающий подогретый теплоноситель правильно направляется по системе. По такому же принципу работает система центрального отопления.
• Циркуляционного насоса – он устанавливается на каждый контур при наличии гидрострелки или в случае необходимости обогрева помещений с большой площадью.

Дополнительно для монтажа могут понадобиться:

• Мерилон или другой утеплитель – он укладывается в местах прохождения труб отопления через несущие стены и обеспечивает защиту от механических повреждений и теплопотерь. Материал необходим и при условии вынесения расширительного бака в неотапливаемое помещение.
• Предохранительные клапаны, расширительный бак, датчик давления, топливный насос, краны для удаления воздуха и т. д.

Необходимые инструменты:

• Паяльник с насадками;
• Фитинги и специальные ключи.

Что такое обвязка?

Обвязка даёт ряд преимуществ:

• обеспечивает оптимальную температуру в отопительной магистрали,
• контролирует количество теплоносителя в системе,
• удаляет из магистрали воздух,
• гарантирует безопасность котла от превышения давления,
• не даёт приборам засориться шлаком, писком и другим мусором,
• контролирует время нагрева отопительных приборов,
• позволяет подключить разные контуры отопления и настроить их на необходимую температуру,
• эффективно распределяет тепло по радиаторам.

Что входит в систему обвязки?

Вот перечень основных элементов:

• бак расширительный,
• насос,
• клапан распределительный,
• балансировочный кран,
• манометр,
• сливные и шаровые краны,
• клапаны (воздушный, проходной, обратный, предохранительный),
• фильтр.

Особенности

Если отопительный аппарат можно уподобить сердцу нагревательной системы, то обвязка котла – это сосуды и периферические органы.

При использовании такой системы осуществляются следующие действия:

• обеспечивается нормальная температура в отопительных контурах;
• сбрасывается содержащийся в магистрали воздух;
• поддерживается нормальный запас теплоносителя;
• отслеживается равномерность прогрева отопительных приборов;
• поддерживается подключение различных отопительных контуров и настройка их на ту или иную температуру;
• повышение эффективности распределения получающегося тепла.

Определение места котла в общей системе

Котел – основной «орган» отопительного контура, выбор схемы обвязки в немалой степени зависит от его типа. Напольный генератор тепла нельзя располагать в высшей точке разводки трубопровода. Это главное правило его установки. В случае несоблюдения указанного условия в котле, не имеющем устройства для отвода воздуха, будут скапливаться воздушные пробки. У трубы подающей магистрали, выходящей из котла без прибора отвода воздуха, должно быть строго вертикальное направление.

Наличие автоматического воздухоотводчика, вмонтированного в электрический или газовый котел, можно определить по расположенным в нижней части агрегата патрубкам, к ним подключают подающую магистраль и обратку

О наличии автоматического воздухоотводчика, вмонтированного в котел, «расскажут» расположенные внизу агрегата патрубки, предназначенные для подключения к отопительной сети. Обычно они есть у настенного электрического или газового оборудования. Эту особенность схема обвязки настенного котла отопления должна обязательно учитывать, так как большинство монтируемых на стену котлов-моноблоков могут самостоятельно освобождаться от скопившегося воздуха.

Если котел был куплен без расширительного бака, насоса, устройства регулировки давления, все недостающие составляющие можно купить отдельно, группу безопасности можно устанавливать, как на входе, так и на выходе теплоносителя

Котлы сейчас можно купить, как с расширительным баком, циркуляционным насосом и группой безопасности, так и без всего перечня дополнительных устройств. Если у приобретенного агрегата нет перечисленных приборов, их можно докупить отдельно и включить в контур. Людям, сооружающим систему с естественной циркуляцией, они в большинстве своем и не нужны, а тем, кто устраивает контур с принудительным отоплением, обязательно понадобятся.

Нюансы для твердотопливного котла

Выбор места для твердотопливного котла

Такое оборудование невозможно просто выключить, как газовый или электрический. Если была осуществлена загрузка, то ничего не изменится, пока топливо полностью не прогорит. Поэтому при такой обвязке необходимо предусмотреть системы защиты. Они могут быть нескольких типов:

• С использованием водопроводной жидкости. Для реализации этого варианта приобретается специальный прибор. По внешнему виду он напоминает ТЭН. Он встраивается в теплообменник, некоторые производители специально предусматривают дополнительный вход для таких решений. После этого осуществляется подвод проточной воды, а выводящий патрубок опускают в канализацию. Суть метода заключается в том, что при прекращении работы циркуляционного насоса вследствие отсутствия электрической энергии или поломки, открывается клапан, который пускает холодную воду, она, проходя по змеевику, забирает часть температуры, после чего сбрасывается в канализацию. Процесс продолжается до полного прогорания топлива. В некоторых ситуациях такой метод будет неэффективным, т. к. при выключении света пропадает и напор в водопроводе.
• Источник бесперебойного питания. Сегодня доступны различные варианты. Большая часть из них поддерживает подключение внешних батарей. Продолжительность функционирования будет зависеть от выбранной емкости аккумулятора. Насос к сети в этом случае подключается через ИБП. Как только пропадает электрическая энергия, в дело вступает прибор, который поддерживает работоспособность насоса до того момента, когда электроснабжение дома будет восстановлено или пока не разрядятся аккумуляторы.
• Малый гравитационный контур. Подразумевает циркуляцию носителя по малому кругу, который не нуждается в применении насоса. Он выполнен с соблюдением всех уклонов и диаметра трубы.
• Дополнительный гравитационный контур. Этот вариант подразумевает наличие двух полноценных контуров. При этом, когда возникает аварийно опасная ситуация и принудительная циркуляция пропадает, горячая вода под действием физических законов продолжает поступать во второй круг, отдавая температуру отопительным приборам.

Обвязка методом первичных и вторичных колец

Существует еще один способ совместной обвязки твердотопливного котла с электрическим для обеспечения большого числа потребителей. Это  метод первичных и вторичных колец циркуляции, который предусматривает гидравлическое разделение потоков, но без использования гидрострелки. Также для надежной работы системы требуется минимум электроники, а контроллер не нужен вообще, невзирая на кажущуюся сложность схемы:

Хитрость в том, что все потребители и котлы подсоединяются к одному первичному кольцу циркуляции как подающим трубопроводом, так и обратным. За счет малого расстояния между подключениями (до 300 мм) перепад давлений выходит минимальным по сравнению с напором насоса главного контура. Благодаря этому движение воды в первичном кольце не зависит от работы насосов колец вторичных. Меняется лишь температура теплоносителя.

Теоретически в главный контур может быть включено сколько угодно источников тепла и вторичных колец. Главное, верно подобрать диаметры труб и производительность насосных агрегатов. Фактическая производительность главного кольцевого насоса должна превышать расход в самом «прожорливом» вторичном контуре.

Чтобы этого добиться, необходимо выполнить гидравлический расчет и только потом удастся верно подобрать насосы, так что без помощи специалистов обычному домовладельцу не обойтись. Кроме того, надо увязать работу твердотопливного и электрического котлов путем установки отключающих термостатов, о чем рассказано в следующем видео:

Watch this video on YouTube

Предохранительные клапаны, воздухоотводчик и циркуляционный насос.

Предохранительные клапаны не используется при открытой системе отопления. Основным назначением клапана является защита котла от повреждений в случае резкого скачка давления в системе. Как правило о клапане забывают или устанавливают модель или группу безопасности с другими характеристиками. Во время реагирования клапана часть воды естественно будет сбрасываться из системы, это обеспечивает сброс давления и защиту.

Воздухоотводчик необходимо устанавливать сразу после монтажа котла, это необходимо во избежание «завоздушивания системы». Воздушник должен стоять строго вертикально вверх. Если воздушник начинает протекать, перед ним устанавливается отсечной клапан, для удобства замены на новый.

Циркуляционный насос будет исправно работать только при горизонтальном положении оси, и такое положение заметно продлит «жизнь» подшипникам. Механизм насоса следует защитить от грязи и мусора извне.

Принципиальная схема обвязки котла отопления.

Важно понимать, что эффективность отопления будет напрямую зависеть от точности подключения. Общая схема обвязки котлов отопления различных типов, включая твердотопливные и конденсационные виды довольно простая, и выглядит так:

• Котел;
• Радиатор;
• Гайки «американки» – для подключения котла к отопительной системе;
• Шаровые краны – для отключения котла от системы;
• Фильтры для очистки – защитят от нестандартных фракций воды;
• Термоголовки, тройники, краны Маевского Уголки и тройники;
• Клапаны: проходные, разделительные, воздушные и предохранительные;
• Расширительные бачки;
• Теплосчетчик;
• Манометр, термометр, гидравлический разделитель, циркуляционный насос;
• Хомуты и иные детали крепления.

2 Основные виды котлов

Условно котлы по загрузке делятся на ручные и автоматические. При этом автономное оборудование с учетом применяемого топлива может быть:

• электрическое;
• твердотопливное;
• жидкотопливное;
• газовое.

К отопительным приборам ручной загрузки относятся твердотопливные котлы. В этом случае в качестве топлива применяются уголь, торф, дрова. Это оборудование нуждается в участии человека для загрузки горючего. Сохранение требуемой температуры теплового носителя также должно поддерживаться оператором. Котлы изготовлены в напольном варианте и имеют минимум устройств автоматики.

Варианты обвязки

Существует 4 основных и самых распространённых способов:

1. с циркуляцией естественной,
2. с принудительной,
3. коллекторная классическая,
4. на первично-вторичных кольцах.

Обводка с естественной циркуляциейЧтобы такое отопление исправно работало, необходимо учесть некоторые советы:

• труба должна быть большого внутреннего диаметра (от 32 мм),
• котёл устанавливается ниже радиаторов,
• наклон труб должен составлять не менее 5 мм по ходу теплоносителя,
• минимальное количество поворотов труб, чтобы не препятствовать естественному ходу жидкости в магистрали.

Принудительная циркуляцияОднако есть 2 способа решить такую проблему:

• установка обводного трубопровода (байпас), что даст возможность системе, переключаться на естественную циркуляцию;
• устроить качественную аварийную схему, благодаря которой можно будет сбросить лишнее тепло;
• установить систему автономного питания (бесперебойник).

Коллекторная разводкаЕсть ряд преимуществ, которые появляются благодаря этому способу:

• Каждый элемент отопления контролируется отдельно с коллекторного ящика, что даёт возможность отключать любой, не нарушая работы всей магистрали.
• По всей магистрали одинаковая температура.

Обвязка на первично-вторичных кольцахЕсть 2 вида подключенных к котлу контуров:

• Смесительные. Здесь на температуру теплоносителя влияет то, насколько открыта заслонка.
• Прямые. В таком случае, нагрев жидкости производится от горелки.

Также существуют 2 способа подключения контуров:

• Двухходовое подключение, когда теплоноситель подаётся насосами.
• В трёхходовом подключении, каждый контур имеет отдельный кран, и соединён с бойлером, в котором подогревается теплоноситель.

Есть 4 варианта такой схемы.

Холодная вода подаётся из водопровода.
Насос переключается на дополнительный источник питания (например, аккумулятор)

Используя такой вариант, важно не забывать следить за подзарядкой этого источника.
Монтаж дополнительного контура с естественной циркуляцией. Этот небольшой контур отводит тепло после отключения насоса.
Одновременное использование двух контуров

Когда прекращает работать ветка, зависимая от электроэнергии, контур с естественной циркуляцией продолжает обогревать помещение.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin