Найти

Работа Защитно-Согласующего Устройства

Главная особенность функционирования твердотопливного (дровяного, угольного) котла – высокая инерционность процесса сжигания топлива и невозможность полной ее остановки до момента окончания топлива в камере сгорания. Система отопления может быть уже нагрета или перегрета, а котел продолжает вырабатывать тепло, т. к. сгорание дров или угля остановить нельзя. При закрытии подачи воздуха в топку можно только несколько уменьшить интенсивность выделения тепла, но жар углей еще длительное время будт выделять тепло. Следовательно, систему отопления нужно защищать от возможного перегрева – теплоноситель на выходе из котла может нагреваться более +100°С. Пластиковые и металлопластиковые трубы системы отопления такой температуры не выдержат, и вся система отопления придет в негодность.
Для защиты системы отопления используются охлаждающие теплообменники и переключающие клапаны, а трубопроводы возле котла (обвязка) делаются из термостойкого материала (сталь, медь).

Для защиты системы отопления от перегрева твердотопливным котлом применяется дополнительное оборудование:

• Охлаждающий теплообменник.

При достижении критической температуры вода из системы через термоклапан подается в теплообменник, где происходит охлаждение теплоносителя до безопасного уровня.

• Переключающий клапан блокирует подачу горячей воды в случае перегрева.

При этом горячая вода будет слита в канализацию, а в систему запитывается холодная водопроводная вода.

• Буферная емкость защищает оборудование от перегрева, смешивая перегревшийся теплоноситель с теплой водой.

При этом увеличивается КПД котла, уменьшается расход топлива. Буферная емкость может служить источником горячей воды при наличии встроенного бака.

Охлаждающий теплообменник

Для защиты от перегрева системы отопления чаще всего используют охлаждающий теплообменник. Он может быть встроен в котел или установлен между выходом котла и системой отопления. К охлаждающему теплообменнику через термоклапан, настроенный обычно на +95°С, подается холодная вода (обычно из водопровода). Если котел нагревается до предельной температуры, то термоклапан открывается, и холодная вода, протекая через охлаждающий теплообменник, который омывается перегретым теплоносителем, охлаждает его до безопасной температуры. И так до тех пор, пока котел не охладится ниже предельно допустимой температуры.

Недостаток такого варианта охлаждения – требуется постоянный запас холодной воды. В случае пропадания воды в водопроводе во время перегрева котел может не охладиться и повредить систему отопления. Иногда специально для охлаждающего теплообменника выше котла (например, в чердачном помещении) ставят резервуар с холодной водой, которая всегда в требуемый момент сможет охладить перегретый котел.

Схема закрытой системы отопления с твердотопливным котлом

1 — группа безопасности котла (предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик, манометр); 2 — бак с запасом воды для охлаждения теплоносителя при перегреве котла; 3 — поплавковый запорный клапан; 4 — термоклапан; 5 — группа подключения расширительного мембранного бака; 6 — узел циркуляции теплоносителя и защиты котла от низкотемпературной коррозии (с насосом и трехходовым клапаном); 7 — теплообменник защиты от перегрева.

Защита системы отопления от перегрева твердотопливным котлом работает следующим образом :

1. При повышении температуры теплоносителя выше 95 градусов, термостат на котле закрывает заслонку подачи воздуха в камеру сгорания котла.
2. Термостат поз.4 открывает подачу холодной воды из бака поз.2 в теплообменник поз. 7.
3. Холодная вода, протекающая через теплообменник охлаждает теплоноситель на выходе из котла, не допуская кипения.

Запас воды в баке поз.2 необходим на случай отсутствия воды в водопроводе, например, при отключении электроэнергии.

Недостаток данной системы:

1. Наличие бака для воды.
2. Подключение к системе водоснабжения.
3. В систему попадает неподготовленная «сырая» вода несущая соли жескости, что приводит к выходу из строя многих приборов системы отопления.
4. В теплоноситель из водопроводной водой заносится большое количество кислорода приводящего к коррозии котла и оборудования.
5. Из-за привязанности к водопроводу данное устройство не обеспечивают 100% гарантии защиты от перегрева систему отопления.
6. Расходуется тепловая энергия которая сбрасывается в канализацию, снижая экономику процесса.

Переключающий клапан

Для защиты системы отопления от перегрева используют переключающий (отключающий клапан), который при перегреве котла блокирует подачу перегретого теплоносителя в систему (он сливается в канализацию), и подает в нее холодную воду из водопровода. В этом случае холодная вода должна быть под достаточно высоким давлением, чтобы передавить пружину клапана и попасть в подающую отопительную линию.

Недостаток данной системы:

1. Наличие напорного водопровода и высокого давления в нем.
2. Высокое давление в системе водоснабжения не всегда подходит для твердотопливных котлов.
3. В систему попадает неподготовленная «сырая» вода несущая соли жескости, что приводит к выходу из строя многих приборов системы отопления.
4. В теплоноситель из водопроводной водой заносится большое количество кислорода приводящего к коррозии котла и оборудования.
5. Из-за привязанности к водопроводу данное устройство не обеспечивают 100% гарантии защиты от перегрева систему отопления.
6. Расходуется тепловая энергия которая сбрасывается в канализацию, снижая экономику процесса.

Защита от перегрева котла CALEFFI 544 1/2" 6 бар

Предохранительный клапан Caleffi 544 Применяется для защиты от перегрева системы при подключении к твердотопливному котлу. Данное устройство позволяет отвести избыточное тепло из котла и не дать ему "закипеть". Когда котел перегревается (теплоноситель котла превышает 95°C), то клапан открывает подачу холодной воды (из напорного водопровода) и запускает ее в систему отопления, таким образом холодная вода смешивается с перегретым теплоносителем и отводит лишнее тепло в канализацию. Клапан остается открытым до тех пор, пока температура в котле не стабилизируется, потом клапан закрывается. Давление холодной воды при этом должно быть от 2 до 6 бар. Цена 12800 руб.

Схема подключения

Буферная емкость.

Существует вариант использования твердотопливного котла совместно с большым теплоизолированным баком с водой, включаемого между котлом и системой отопления. Такой бак обычно называют буфером (буферной емкостью) или аккумулятором тепла. Он выполняет несколько функций:

1. аккумулирует тепло от теплогенератора и отдает его по мере необходимости в систему отопления (естественно, при наличии соответствующей автоматики);
2. защищает систему отопления от перегрева котла, т. к. поглощает весь перегретый теплоноситель, смешивая его с большим запасом теплой воды;
3. позволяет легко увязать различные котлы (твердотопливный котел, газовый котел, электрокотел и т. д.) в единую систему, согласовав их с системой отопления;
4. улучшает температурный режим работы котла, увеличивая его эксплуатационный КПД и уменьшая расход топлива;
5. увеличивает эксплуатационный комфорт, уменьшая периодичность загрузки топлива и обеспечивая отапливаемые помещения относительно стабильной температурой теплоносителя;
6. при наличии встроенного бака горячей воды обеспечивает потребителей горячей водой (т. к. температура горячей воды в баке может превышать +85°С, то на выходе из бака обязательно нужно устанавливать термостатический защитный клапан).
   Есть различные методики расчета рекомендуемого объема, но практика показывает, что его объем должен быть не менее 25 оптимально 50 литров на 1 кВт мощности твердотопливного котла. Чем мощнее котел, тем больше объем буфера. Чем меньше система отопления при неизменной мощности котла, тем больше объем буфера (т. к. система отопления может поглотить меньше тепла и его избыток будет больше).
   При наличии достаточного места и финансов можно подобрать такую мощность котла и объем буфера, что дом можно будет отопить от одной загрузки топлива в сутки (разумеется, котел будет с 2 – 3 – кратным запасом мощности и буфер с объемом, способным поглотить все выработанное котлом тепло). Также в буфер можно поставить электрический ТЭН мощностью 2 – 10 кВт, который защитит систему от замерзания в случае остановки котла. А установка температурозависимой автоматики (управляемой температурой в помещении или на улице), регулирующей подачу тепла из буфера в систему отопления, позволит экономично и комфортно регулировать температуру во всех отапливаемых помещениях.
   Недостаток применения буферной емкости:

1. Высокая стоимость данного решения.

2. Требование большого помещения и выделения места для буферной емкости.

3. Отсутствие на местах большого количества специалистов по подбору, установке, согласовании и обслуживании таких систем.

Гидравлические разделители никогда не применяись в качестве защитного устройства от перегрева системы по одной из причин что они не могут поглотить выделенное тепло закладкой топлива в котел.

Изменение температуры теплоносителя в системе отопления при аварийном отключении насоса (система отопления подключена к твердотопливному котлу через стандартный гидравлический разделитель емкостью 5 литров)

Рис. 1. По вертикали температура теплоносителя (°С), по горизонтали время (мин.)

Время, мин	Температура, °С
0	60
0,33	60
3	75
3,5	80
4	95
5	110

Задачи гидроразделителя несколько другие.

Устойчивость работы любой отопительной системы зависит от согласованности работы котельного оборудования (одного котла или каскада котлов) и системы отопления (состоящей из одного или нескольких потребителей). В простой схеме, когда один котел работает на одного потребителя, проблем с регулировками обычно нет. Но когда, например, к радиаторному отоплению добавляется еще потребитель – система теплых полов, и еще производитель горячей воды – бойлер косвенного нагрева, а при 2-х этажном подключении количество потребителей фактически удваиваются, без согласования всех систем не обойтись. В таком случае котел к системам потребителей присоединяется только через гидравлический разделитель, иногда называемый гидрострелкой.

Этим самым монтажники добиваются:

1. Существенно упрощается подбор насосов.
2. Улучшается режим работы и долговечность котельного оборудования.
3. Гидравлическая устойчивость системы, отсутствие разбалансировки.
4. Если типовой настенный двухконтурный котел работает на большую систему отопления, то встроенного насоса может быть недостаточно. Идеальным вариантом является применение гидравлического разделителя и небольших насосов на каждую зону.
5. Готовые разделители, имеющиеся в продаже, можно использовать в качестве эффективных удалителей шлама и воздуха из системы.

Функцией гидравлического разделителя, как следует из его названия, является отделение первичного (котлового) контура от вторичного (отопительного). При использовании гидравлического разделителя давление ΔP между коллекторами подачи и возврата близко к нулю. Давление ΔP определяется гидравлическим сопротивлением разделителя, которое незначительно. Кроме того, это значение является постоянной величиной, не зависящей от количества одновременно работающих насосов во вторичном контуре.

Практический опыт показывает, что применение гидравлического разделителя настоятельно рекомендуется, если без разделителя перепад давления между коллекторами ΔP > 0,4 метров водяного столба

Внутри гидравлического разделителя может происходить перемешивание входящей и возвратной воды и он может работать в трех режимах.

Недостаток данной системы:

Не может выполнять функцию защиты от перегрева системы отопления.

Исправить недостатки всех систем с решением вопроса простоты и дешевизны принудили создать Защитно-Согласующее устройство с емкостью для теплоносителя кратному 10 литров на 1 кВт мощности котла. Поэтому размеры Защитно-Согласующего устройства имеют обязательное значение. Защитная функция проявляется в подмесе теплоносителя находящегося в емкости в выходящему из котла выступая своеобразным термостатическим смесителем. Для этого присоединительные штуцера котла и системы отопления разнесены по высотам. Основной принцип работы Защитно-Согласующего устройства происходит без участия каких либо насосов, а счет гидравлического разделения среды. Поэтому объем определенный расчетами (10 литров на 1 кВт мощности котла) обязателен. При испытании системы она показала себя вполне состоятельной выполняя заданные функции.

Изменение температуры теплоносителя в системе отопления при аварийном отключении насоса (система отопления подключена к твердотопливному котлу через Защитно-Согласующее устройство емкостью 240 литров)

Рис. 2. По вертикали температура теплоносителя (°С), по горизонтали время (мин.)

Время, мин	Температура, °С
0	60
15	65
20	72
30	85
40	88
50	90
60	91
70	90,5
80	89
90	87