Установка котла на твердом топливе: разбор нюансов монтажа котла своими руками

Котлы на газе или угле, что лучше?

Как обстоят дела с газом в России по сравнению с углем. Наименьшая теплота сгорания «голубого» топлива составляет 7600 ккал на 1 кубометр. Это стандарт, ниже которого калорийность поступающего в распределительные сети газа опуститься не может.

В реальности же калорийность газа на порядок выше: в пределах 9850-13000 ккал. Хотя для расчетов принято брать усредненное значение низшего и высшего показателей.

Алгоритм расчета среднего показателя калорийности газа, поступающего в жилое помещение:

(9850+13000)/2 = 11425 ккал на 1м3.

Стоимость газа

На данный момент показатель стоимости «голубого» топлива находится в пределах 4-7 рублей за 1 куб. Сравнение по использованию для отопления котлов на газе и твердом топливе (уголь) в России:

Путем деления калорийности топлива на его цену можно узнать, сколько тепла получает потребитель на затраченный 1 рубль. С углем получается 1525 ккал/лей, с газом 1632 ккал/руб. При этом надо учитывать, что у газовых и твердотопливных котлов разные коэффициенты полезного действия: 92% у первых и 85% у вторых.

В результате получается следующее. За вычетом КПД на 1 затраченный с углем рубль выход тепла получается 1296 ккал, с газом ощутимо больше – 1501 ккал. Напрашивается вывод: отапливаться в России газом дешевле и эффективнее, чем «черным» топливом.

Газ или уголь – что практичнее

Цена на автоматический твердотопливный котел длительного горения выше, чем на газовый: 2950 Евро против 550 Евро. Это без учета обвязки. Чтобы обвязать ТКДГ грамотно, понадобится затратить еще 20-30% от его стоимости (для газовой установки достаточно 80-100 Евро).

Твердотопливные котлы надо постоянно чистить, носить для него ведра угля. Удалять золу приходится практически ежедневно. Сам процесс затопки «грязный» — сажа не «печная», но тоже требует уборки. Котлы на «голубом» топливе дают необходимый комфорт: пользователь просто устанавливает регулятор температуры на нужный режим, а все остальное котел делает самостоятельно.

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:

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак, поскольку он может располагаться в разных местах в различных отопительных системах.

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и должна всегда сопровождать любой котел на твердом топливе, желательно даже пеллетный. Вы можете где угодно найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Подробнее об этом рассказано на видео:

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.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры

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.

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 не может перекачивать газы, поэтому при попадании в него пара циркуляция теплоносителя остановится. 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

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

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.

Что нужно для установки твердотопливного котла своими руками?

Если для монтажа твердотопливного котла вы не собираетесь привлекать специалистов, вам придётся самостоятельно подготовиться к работе.

Прежде всего понадобится спецодежда и инструмент:

• спецовка, краги и сварочная маска;
• сварочный аппарат;
• дисковая пила с режущими дисками по металлу;
• строительный уровень и угольник;
• набор рожковых ключей;
• разводные ключи;
• отвёртка с набором различных насадок;Слесарный инструмент
• рулетка и маркер;
• пистолет для герметика.

Для подключения котла к отопительной системе нужно дополнительно приобрести:

• 2 шаровых крана со сгоном и двусторонней (внешней и наружной) резьбой диаметром 50 мм;
• группу безопасности (манометр, предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик и пару шаровых кранов диаметром 15 мм);
• 3 стальных муфты диаметром 50 мм;
• стальные переходники 57-32 мм;
• стальные отводы диаметром 50 мм;
• дымовую трубу с шиберной задвижкой;
• металлические трубы для подключения котла;
• термозащищённый герметик;
• сантехническую подмотку;
• циркуляционный насос (устанавливается на линии обратного хода и обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя в случае затруднения естественной).Схема отопительной системы на базе твердотопливного теплогенератора

Самое главное при установке теплогенератора – следовать положениям инструкции завода-изготовителя. Перед началом монтажных работ необходимо выполнить сборку системы отопления и проверить её на герметичность, а также организовать вентиляцию и систему дымоудаления в котельной.

Основные разновидности

На фото — котел и наиболее популярные виды топлива

Современные твердотопливные котлы для дома в соответствии с эксплуатационными особенностями, подразделяются на следующие разновидности:

• модификации с подачей топлива своими руками;
• модификации с автоматической подачей топлива;
• отопительные печи как отдельная группа оборудования.

Модификации с ручной подачей, в свою очередь, бывают следующих типов:

• традиционные классические котлы отопления на твердом топливе для дома;
• оборудование, работающее за счет реакции пиролиза;
• отопительные котлы длительного горения на твердом топливе.

Также инструкция выбора и эксплуатации твердотопливных котлов во многом зависит от их энергозависимости. Классические устройства с ручной подачей топлива и ручным розжигом не испытывают потребности в электроэнергии.

Более совершенные автоматизированные устройства предполагают необходимость в постоянной подаче электроэнергии. В этом случае электричество необходимо для розжига и подачи топлива и для стабильной работы принудительной системы отведения отработанных газов.

Современные твердотопливные котлы, как и прочее отопительное оборудование, подразделяются на одноконтурные и двухконтурные модификации.

Одноконтурные модификации предназначены только для нагревания теплоносителя для последующей подачи в систему. Двухконтурные модификации более функциональные, так как разогревают не только теплоноситель, но и воду. Двухконтурные котлы отопления могут оснащаться двумя или одним теплообменником.

Если теплообменника два, то вода и теплоноситель могут разогреваться до необходимой температуры одновременно. Если теплообменник один, то теплоноситель и вода греются поочередно.

В зависимости от типа используемого топлива, мощность бытовых котлов может достигать от 10 до 80 кВт. Наибольшая мощность достигается при использовании в качестве топлива каменного угля и кокса.

Конструкционные особенности классических котлов

Схема устройства современного оборудования

Классические твердотопливные котлы для частного дома — это широкий ассортимент оборудования. Но, по сути, все эти устройства мало чем отличаются от обычной печи.

Единственным существенным отличием является наличие встроенной емкости контура, по которому циркулирует теплоноситель. Такие конструкции с давних пор повсеместно эксплуатируются как частных домах, так и в небольших кочегарках при зданиях жилищного или общественного назначения.

Твердотопливные котлы для отопления частного дома — внешний вид

Принцип работы классического твёрдотопливного котла прост — в топку закладывается определенное количество топлива, которое при горении выделяет энергию, необходимую для разогрева воды в нижней части контура (в теплообменнике).

Типоразмеры и конфигурация теплообменников как стальных, так и чугунных могут существенно отличаться. И это во многом определяет мощность и производительность оборудования.

Твердотопливные котлы оснащаются расширительным баком, который является обязательным элементом для обеспечения естественной циркуляции. В более сложных установках контур может быть доработан за счет применения циркуляционного насоса, который способствует более стабильному поддержанию давления.

Особенности автоматизации отопительного оборудования

Автоматизированный котел с устройством для автоматической подачи

Для того чтобы отопление загородного дома твердотопливным котлом было менее зависимым от участия человека, применяются высокотехнологичные системы автоматизации. Разумеется, за счёт применения таких систем, цена оборудования существенно увеличивается.

Современная котельная

Среди элементов автоматизации отметим следующее:

• Устройства, подающие топливо в топку, представляют собой бункер с дозирующим приспособлением.
• Устройства, отвечающие за переворот колосниковой решетки.
• Устройства очистки зольника.
• Отдельные модификации оборудования обеспечивают возможность удаленного управления посредством интернета или мобильной телефонии.

Вследствие использования систем автоматизации котел автономно работает в течение недели.

Как правильно установить приточно-вытяжную вентиляцию

Есть несколько объективных причин, по которым вентиляция в котельном помещении необходима:

• подача в котел достаточного количества кислорода для поддержания процесса горения;
• вывод за пределы помещения угарных газов, случайным образом попавших в помещение из топки;
• компенсация использованного в процессе горения количества воздуха.

1. Отверстия для притока и оттока воздуха должны быть расположены в разных сторонах котельной. Приточное отверстие делают в нижней части стены как можно ближе к теплогенератору, а вытяжное – под потолком.
2. Если котел оборудован дымососом или нагнетающим вентилятором, вытяжку рядом с ним располагать не стоит (прочитайте: “Как выбрать дымосос для твердотопливного котла – виды, различия”). В противном случае произойдет переворот тяги, и вытяжное отверстие станет приточным.
3. Если дверь из жилого дома выходит в топочную, то в полотне желательно встроить решетку приточного отверстия. Поступающий в котел теплый воздух улучшит процесс сгорания топлива.
4. Размер вытяжного отверстия должен быть меньше приточного, поскольку большая часть поступающего воздуха вступает в термохимическую реакцию и выходит наружу по дымоходу в виде CO2.

Рассчитать необходимый размер вытяжки можно, если мощность котла умножить на 8 – получим площадь отверстия в см2.

Правила эксплуатации твердотопливных котлов

Отопительная система в доме — это сложный механизм, за которым необходимо следить и строго выполнять все правила эксплуатации и техники безопасности, если хотите долго и эффективно ее использовать.

Дымоход

Для нормальной работы теплогенератора необходимо очень внимательно и правильно выстроить дымоход.

Труба дымохода:

• изготовляется из огнеупорных жаростойких материалов, не поддающихся коррозии;
• обязательно с утеплителем из базальтовой минеральной ваты во избежание образования конденсата;
• сечение трубы — от 150 до 300 мм в зависимости от мощности топливного агрегата;
• высота трубы — от 6 до 10 метров;
• внутренние стенки трубы должны быть гладкими, без неровностей и шероховатостей.

Предупреждение:

• перед началом отопительного сезона провести ревизию дымохода: вдруг за лето туда что-нибудь попало;
• после завершения сезона обязательно почистить дымоход от сажи и нагара, в противном случае может произойти возгорание сажи в дымоходе.

Иногда получается, что очень сильная тяга в дымоходе, тогда прибегают к помощи дроссельного клапана.

Теплогенератор

Очень важно правильно произвести первую растопку агрегата. Теплогенератор при изготовлении обрабатывается специальными маслами, поэтому при первой растопке появляется непривычный запах — это выгорает масло

Ничего страшного не происходит: в течение часа необходимо постоянно проветривать помещение, масло выгорит, агрегат готов к дальнейшему использованию.

Для поддержания эффективной работы агрегата длительное время, его необходимо регулярно чистить. Сажа может перекрыть выход в дымовую трубу и уменьшить тягу или может просто загореться сама, при этом выделяются угарные газы. Чистят полностью остывший агрегат, процедуру эту необходимо проводить регулярно один раз в месяц.

Запрещается:

• устанавливать любую запорное оборудование между теплонагревателем, группой безопасности и расширительным бачком;
• эксплуатация теплогенератора с открытыми дверцами;
• растапливать агрегат без воды или другого теплоносителя в системе;
• разжигать топливо при помощи ГСМ: бензина или солярки;
• затапливать агрегат при плохой тяге в трубе;
• оставлять без надзора действующий агрегат на длительное время;
• на поверхности аппарата оставлять воспламеняющиеся предметы: бумагу, газеты, тряпки;
• поблизости действующего теплогенератора нельзя оставлять маленьких детей без присмотра;
• весной, когда прекращаете топить котел, обязательно нужно сделать техуход: почистить его и смазать подвижные части механизма.

Топливо

Выбор топлива — очень серьезная проблема, к ней нужно отнестись ответственно.

Качество топлива и его свойства:

1. Теплопроводность. Сухое топливо горит лучше, и теплопроводность выше, чем у влажного. По видам топлива в сторону уменьшения теплопроводности распределяются: уголь, брикеты из твердолиственных пород, дрова, пеллеты, торф. Дрова распределяются так: сначала дуб, потом береза, ольха, тополь. Хвойные породы брать не рекомендуется из-за образования смолы, которая оседает на стенках котла.
2. Размеры и фракция. Мелкие дрова сгорят быстрее. Поэтому дрова должны быть чем крупнее, тем лучше, но нужно учитывать размеры топочной камеры.

Схемы монтажа

Вариантов обвязки очень много. Чтобы подключить твердотопливный котел отопления своими руками, лучше использовать самые простые из них. Даже если простые схемы не подходят, то знание принципов работы системы позволит создать собственный проект.

Система открытого типа

Такие решения лучше всего подходят для отопителей на твердом топливе. Объясняется это максимальной безопасностью системы. Если внутри нее произойдет резкое повышение температуры, то контуры все равно останутся герметичными и работоспособными. Кроме того, отопление с естественной циркуляцией не нуждается в электропитании.

К недостаткам этой схемы следует отнести следующие моменты:

1. Внутри системы свободно поступает кислород, ускоряющий образование коррозии на трубах.
2. Нужно постоянно пополнять уровень жидкости в контурах, так как она испаряется.
3. Теплоноситель в трубах имеет неравномерную температуру.

Но эти недостатки незаметны на фоне простоты, минимальной стоимости и очень высокой надежности системы. При монтаже котла по такой схеме следует учитывать то, что вход теплового агента в котел должен находиться минимум на полметра ниже радиаторов. У труб также должен иметься уклон.

Нужно будет рассчитать гидродинамическое сопротивление всех элементов системы, а во время монтажа свести к минимуму количество арматуры различного типа. Расширительный бачок следует крепить в самой верхней точке.

Закрытый отопительный контур

Подключение твердотопливного котла к закрытой системе отопления будет безопасным только в том случае, если на обратном трубопроводе установить мембранный расширительный бачок. Последний будет выполнять 2 функции: препятствовать доступу кислорода в систему и не допускать испарение теплоносителя.

При использовании этой схемы нужно помнить о следующих моментах:

1. Емкость бака с мембраной должна быть не меньше 10% от емкости воды в системе.
2. Трубу подачи придется оснастить предохранительным клапаном.
3. В верхней точке нужно установить воздухоотводчик.

Дополнительные элементы системы придется докупать. Производители тт котлов редко комплектуют свою продукцию ими. Например, у котлов «Корди» предусмотрены места для крепления дополнительного оборудования, но самых элементов в комплекте нет.

Закрытая система относительно надежна, но не отличается равномерной температурой жидкости на разных участках. Проблема решается включением в схему циркуляционного насоса. Он обеспечит принудительное движение теплоносителя. В этом случае требования к уклонам труб в контурах и уровню монтажа теплогенератора становятся минимальными. Преимущество такой схемы в том, что в случае отключения электроэнергии задействуется байпас, обеспечивающий гравитационное движение жидкости, то есть система продолжит функционировать.

Помпу следует устанавливать на обратке перед входным штуцером котла. За счет меньшей температуры теплоносителя, идущего по обратной магистрали, насос будет работать с меньшей нагрузкой. Кроме того, это должно повысить уровень безопасности.

Подключение через коллекторы

К такой схеме прибегают в тех случаях, когда нужно к одному нагревателю подключить сразу несколько веток труб. Например, основной контур с радиаторами на стенах и дополнительный для теплого пола. Здесь без применения коллекторов не обойтись. Они нужны для балансировки системы. Если ее не сделать, то жидкость будет идти туда, где меньше сопротивление. В результате одни участки отопления будут горячими, а другие — холодными.

При использовании коллекторов можно подключить сразу несколько помп для обеспечения равномерной доставки воды потребителям. Кроме того, можно регулировать ее подачу. Главный и единственный минус такой схемы — усложнение конструкции, что влечет за собой увеличение финансовых затрат.

Отдельно следует упомянуть обвязку с применением коллекторов и гидрострелки. Она отличается от обычной схемы тем, что дополнительное устройство играет роль посредника. Стрелка имеет вид трубы, одновременно подключенной к входному и выходному патрубкам отопительного котла.

Монтаж

Установка котла на деревянный пол возможна своими руками без помощи специалиста. Для проведения работ нет необходимости получать специальное разрешение у соответствующих органов. Нужно подготовить специальное, хорошо вентилированное топочное помещение. Его оборудуют согласно требованиям по пожарной безопасности.

Существует ряд требований относительно устройства топки:

• в помещении необходимо установить окно для проветривания;
• установка инженерных коммуникаций (вентиляция, система водоснабжения, канализация).

Площадь остекления зависит от объёма помещения: не менее 0,03 м2 на каждый 1 м3 объёма топочной.

Фундамент

Особенное внимание необходимо обратить на фундамент для котла в бревенчатом доме. При установке напольного агрегата с мощностью до 50 кВт в качестве основания можно использовать цементно-песчаную стяжку, но при монтаже более мощных установок этого будет недостаточно

Понадобится отдельный бетонный фундамент, который будет выступать на 25–30 см от габаритов котельной установки.

При монтаже агрегата предъявляются определённые требования относительно материала пола. Оборудование нельзя устанавливать на горючее деревянное основание. Если нет возможности залить бетонный фундамент, то котёл в брусовом доме устанавливают на подиум из огнеупорного кирпича, листа металла или асбеста. Основание должно выступать от габаритов котла минимум на 15 см с каждой стороны и на 20 см в части топки.

Вентиляция

Повысить эффективность котельной установки, обеспечить нужный уровень горения топлива позволяет правильное устройство приточной вентиляции. Параметры инженерной коммуникации рассчитывают по размерам топочной и мощности установленного оборудования.

Для нормальной работы небольшого котла с мощностью до 35 кВт достаточно пробить небольшое отверстие с сечением 30 × 30 см на противоположной от котла стене в нижнем уровне для обеспечения потоками свежего воздуха. Оборудуют и вытяжное отверстие с сечением 40 × 40 см на расстоянии 30 см от уровня потолка в противоположной части комнаты.

Дымоход

Любое отопительное оборудование, в котором происходит сжигание топлива, должно оснащаться дымоходом. Местоположение этого канала указывается на этапе составления проекта здания. Если дымоход не предусмотрен проектной документацией, его делают самостоятельно из кирпича или специального материала.

Современным вариантом дымохода считаются утеплённые сэндвич-модули, которые выполнены из нержавеющей стали и утеплителя (минеральной ваты). Шахту для отвода отработанных газов собирают из деталей необходимого диаметра. Стандартная высота составляющих 1 м. Существуют определённые требования к дымоходу твердотопливного котла:

• постоянное сечение на всей протяженности трубы;
• диаметр шахты для бытовых моделей в пределах 15–20 см;
• отсутствие наклонов или изгибов;
• запрещено стыкование сэндвич-модулей в пределах плиты перекрытия.

При необходимости можно сместить дымоход, но не более чем на 1 м от стандартного положения. Чтобы предотвратить возможность возгорания кровельных материалов или других строительных конструкций, дымоходы оборудуют искроуловителями.

Подключение агрегата к системе отопления

После установки котла, подготовки вентиляционной системы и устройства дымохода приступают к обвязке отопительного агрегата

Необходимо соблюдать одно важное правило: на теплообменник работающей установки ни в коем случае не должна попадать холодная вода. Через перепад температур на стенках камеры сгорания образуется конденсат, на который оседает сажа и превращается в вязкие устойчивые скопления

Липкий налёт плохо счищается и снижает КПД установленного оборудования.

Уменьшить выделение конденсата помогает стандартная обвязка с трехходовым клапаном и байпасом. Схему настраивают на температуру теплоносителя в пределах +50–55 °С. В результате нагревания вода перемещается по контуру отопительной системы, пока не прогреется до указанных параметров. После этого включается трехходовой клапан, который подмешивает остывшую жидкость с обратки системы отопления.

Во время проведения обвязки твердотопливного котла необходимо отталкиваться от требований производителя, которые изложены в инструкции к конкретной модели агрегата

Важно правильно подсоединить горелку к блоку управления. В европейских моделях отопительного оборудования часто присутствует система противопожарной защиты

Механизм подключается к центральному водопроводу.