Монтаж котлов отопления: выбор труб, элементы обвязки, требования безопасности

Как выполняется монтаж и установка котлов отопления? Какие трубы можно использовать для подключения котла, и какие элементы должна включать его обвязка? На эти вопросы я отвечу в статье.

Монтаж промышленного твердотопливного котла возможен только сертифицированными специалистами.

Факторы выбора

На выбор труб, которыми выполняется подключение котла, и на то, какие элементы будет включать его обвязка, влияют:

• Тип источника тепла. Дизельный, газовый или электрический котлы могут мгновенно снижать свою тепловую мощность. При этом начавшая расти температура теплоносителя, стабилизируется в считанные секунды. А вот дрова или уголь в топке твердотопливного котла продолжат тлеть даже при прикрытой термостатом заслонке, продолжая греть воду или антифриз в контуре;

Твердотопливный котел с механическим термостатом. Даже при закрытом поддувале топливо продолжит тлеть и греть воду в теплообменнике.

• Тип системы отопления. В закрытом контуре, работающем с избыточным давлением, рост этого давления при нагреве теплоносителя может привести к повреждению розлива или отопительных приборов. Часть элементов обвязки отвечает именно за стабилизацию давления и контроль над ним.
  В открытой системе вне зависимости от температурного режима давление всегда определяется только ее высотой (0,1 кгс/см2 на 1 метр разницы в высоте между нижней и верхней точками контура);

Открытая отопительная система. Давление ограничено высотой водяного столба.

• Способ побуждения циркуляции. В гравитационной системе вода или другой теплоноситель циркулируют только за счет разницы в плотности холодной и горячей жидкости. В системе с принудительной циркуляцией за нее отвечают один или несколько циркуляционных насосов.

Производители часто размещают насос в корпусе настенного котла . В этом случае в установке отдельного насоса нет необходимости.

Циркуляционный насос в корпусе резервного электрокотла в моем доме.

Трубы

Их выбор определяется видом энергоносителя, который предполагается использовать для отопления.

Твердое топливо

Штатная температура теплоносителя на выходе из теплообменника котла не должна превышать 70-80 градусов. Это в теории, а на практике она может оказаться намного выше в двух случаях:

1. При растопке котла в гравитационной системе. Вода в ней обладает значительной инерцией, а розливы и подводки к радиаторам — заметным гидравлическим сопротивлением.
   Чтобы весь объем теплоносителя начал циркулировать, котлу придется сильно нагреть воду внутри теплообменника. Участок розлива после него тоже будет разогрет до высокой температуры;
2. При остановке насоса в системе с принудительной циркуляцией. Если диаметр розлива и его конфигурация не рассчитаны на естественную циркуляцию. движение воды полностью остановится, а котел какое-то время продолжит греть ее.

Остановка циркуляции привела к закипанию воды и взрыву теплообменника твердотопливного котла.

Именно поэтому подключение твердотопливного котельного оборудования к розливу всегда выполняется только металлическими трубами:

• Черной сталью на сварных соединениях;
• Оцинкованной трубой на резьбах;

Оцинковку не варят, поскольку при сварке полностью выгорает цинковое покрытие в области шва. В результате вы получаете розлив без антикоррозийной защиты, но по более высокой по сравнению с черной трубой цене.

• Гофрированной нержавейкой на компрессионных фитингах. Их силиконовые уплотнительные кольца переносят кратковременный нагрев до 250 градусов;
• Медной трубой на пресс-фитингах или высокотемпературном припое.

Соляра, газ, электричество

У дизельного, электрического или газового котла температура теплоносителя на выходе полностью подконтрольна и не может превысить заданных значений: термостат мгновенно погасит горелку или прекратит подачу питания на ТЭНы.

Высокого давления тоже можно не опасаться: при исправной работе группы безопасности котла (что это такое — я расскажу чуть позже) оно будет держаться в диапазоне 1-2,5 кгс/см2.

Раз так, можно смело использовать недорогие полимерные или металлополимерные трубы с заявленной рабочей температурой не ниже 90°С. В моем доме монтаж настенного электрического котла выполнен на армированном алюминием полипропилене; с таким же успехом применяется металлопластик PEX/AL/PEX или PEX/AL/PERT.

Электрическая котельная. Для подключения котла и разводки теплоносителя использованы полипропиленовые трубы.

Обвязка

Открытая система

Единственный обязательный элемент обвязки котла в открытой системе — открытый расширительный бак. Его объем берется примерно равным 10% от количества воды в контуре.

Бак совмещает несколько функций:

• Вмещает избыток теплоносителя при его нагреве. Вспомните физику: при росте температуры все тела и среды увеличиваются в объеме;
• Отводит в атмосферу воздушные пробки после сброса и повторного заполнения контура;
• Служит предохранительным клапаном при закипании воды;
• Позволяет залить воду в контур, чтобы компенсировать ее утечки и испарение.

Открытый расширительный бачок с клапаном для автоматического долива воды.

Инструкция по выбору точки монтажа бачка вполне предсказуема: он устанавливается в верхней точке контура. Розлив от бака до котла прокладывается с постоянным уклоном, позволяющим воде выдавить в расширительный бак весь воздух.

Схема открытой отопительной системы. Обратите внимание на расположение расширительного бачка и на уклон розлива.

В гравитационной системе монтаж отопительного котла выполняется особым образом:

• Он ставится в приямок или перемещается в подвал. Именно разница в высоте между уровнями установки котла и монтажа отопительных приборов обеспечивает постоянную циркуляцию воды в розливе;

Чем больше разница в высоте между теплообменником котла и радиаторами, тем больше гидравлический напор в системе отопления.

• Сразу после теплообменника котла формируется так называемый разгонный коллектор — вертикальный участок розлива. По нему нагревшийся в котле теплоноситель поднимается в верхнюю точку контура и оттуда самотеком возвращается назад, по дороге отдавая избыточное тепло батареям.

Разгонный коллектор в автономной системе отопления с верхним розливом.

Розлив в гравитационной отопительной системе прокладывается трубой с внутренним диаметром не меньше 32 мм. Для стальной водогазопроводной трубы это соответствует размеру ДУ32, для полипропиленовой — внешнему диаметру 40 мм. Почему?

Система с естественной циркуляцией работает с минимальным гидравлическим напором, недостаток которого приходится компенсировать, снижая гидравлическое сопротивление розлива. Оно обратно пропорционально внутреннему сечению трубы.

Увеличив диаметр розлива, мы:

1. Увеличим скорость движения теплоносителя;
2. Сделаем равномерным нагрев отопительных приборов в начале и в конце контура.

Гравитационная отопительная система. Диаметр подводок — 20 мм, розлива — 32 мм.

В открытой системе с принудительной циркуляцией на участке контура перед теплообменником котла монтируется циркуляционный насос. Почему именно здесь? Потому, что на обратке ниже температура теплоносителя, что позволит пластиковой крыльчатке насоса и резиновым уплотнительным прокладкам в его корпусе прожить дольше.

Схема отопления двухэтажного дома. Насос установлен на обратном трубопроводе, перед котлом.

Производительность насоса можно вычислить по формуле Q=0,86R/Dt. Переменные в ней (слева направо):

• Собственно производительность в кубометрах в час;
• Тепловая нагрузка на контур (читай — мощность котла) в киловаттах;
• Разность температур между подающим и обратным трубопроводами.

Скажем, при мощности котла в 24 кВт и температуре теплоносителя в 70 градусов на подаче и 50 на обратке для работы отопительной системы нужен насос с производительностью не ниже 0,86*24/20=1,032 м3/час.

Не бойтесь ошибиться в большую сторону, подбирая производительность циркуляционного насоса. Большинство насосов снабжается ступенчатыми регуляторами мощности.

Небольшая модификация системы отопления позволит ей работать с принудительной циркуляцией и автоматически переключаться на естественную циркуляцию при отключении электроэнергии:

• Насос врезается параллельно розливу, а не в его разрыв;
• Между врезками монтируется шариковый обратный клапан. Именно шариковый — потому, что он требует для срабатывания минимального напора.

Врезка насоса в розлив гравитационной отопительной системы.

Закрытая система

В закрытой системе обвязка отопительного котла включает четыре обязательных элемента.

Изображение	Элемент обвязки
	Мембранный расширительный бак. Это металлическая емкость, разгороженная на два отсека упругой мембраной. Один из отсеков заполнен воздухом или более безопасным для коррозионно-нестойких металлов азотом, второй предназначен для теплоносителя. Жидкости практически несжимаемы, поэтому при их нагреве давление в закрытом контуре будет расти очень быстро. А вот газы прекрасно сжимаются, благодаря чему рост давления при нагреве контура с мембранным бачком будет незначительным. Объем бачка грубо рассчитывается как 1/10 от количества теплоносителя в контуре. В сбалансированной отопительной системе с биметаллическими или алюминиевыми батареями объем теплоносителя приблизительно равен 15 л на 1 кВт мощности котла.
	Предохранительный клапан. Он сбрасывает теплоноситель при превышении порогового значения давления (обычно 2,5 кгс/см2). Частый сброс воды клапаном говорит о недостаточном размере расширительного бака.
	Автоматический воздушник. Его задача — отвести воздух без потери антифриза или воды.
	Манометр или термоманометр. Он нужен для визуального контроля давления и температуры

Где располагаются элементы обвязки?

• Группа безопасности (манометр, клапан и воздушник) — на выходе из котла. Именно там, в первую очередь будет расти давление при остановке циркуляции в контуре;

На фото — группа безопасности на выходе отопительного котла.

• Расширительный бачок — в любой точке контура.

Если бачок монтируется в систему с принудительной циркуляцией, его не стоит ставить менее чем в 2 диаметрах розлива перед насосом и менее чем в 8 диаметрах розлива после насоса. Возникающие на крыльчатке завихрения приводят к постоянным колебаниям мембраны расширительного бака и уменьшают ее ресурс.

Как и циркуляционный насос, группа безопасности и расширительный бак часто устанавливаются производителем в корпус настенного котла.

Предохранительный клапан с дренажной трубкой установлен на бак с ТЭНами электрокотла.

В нижней части корпуса котла, за циркуляционным насосом, притаился автоматический воздухоотводчик.

В этом случае монтаж газового или электрокотла выполняется непосредственно в разрыв розлива. На входе и выходе ставятся только отсекающие краны, позволяющие вскрыть котел без слива всей воды или антифриза.

Кроме обязательных элементов, в обвязку котла могут входить:

• Фильтр грубой очистки на входе. Он защитит тонкие каналы медного теплообменника газового котла от засорения;

Фильтр защитит теплообменник котла от засорения.

• Циркуляционный насос, ускоряющий движение теплоносителя. Собственными насосами могут комплектоваться отдельные контуры отопительной системы (скажем, контур радиаторного отопления и контур теплого пола);

Каждый из двух разнотемпературных контуров снабжен собственным насосом.

• Гидрострелка, позволяющая подключить к одному источнику тепла несколько контуров с разной температурой (например, те же радиаторы и теплый пол);
• Теплоаккумулятор, накапливающий тепловую энергию. Он позволяет увеличить промежутки между растопками твердотопливного котла или использовать электрокотел в комплекте с двухтарифным счетчиком ночью, когда цена киловатт-часа электроэнергии минимальна.

Схема системы отопления с гидрострелкой и теплоаккумулятором.

Правила безопасности

Пожарная безопасность: монтаж напольного твердотопливного котла должен выполняться на основание из негорючих материалов. Негорючее основание должно выступать за габаритные размеры котла как минимум на 5 см, а со стороны топочной дверки и зольника — на 70 см.

Деревянная или выполненная из других горючих материалов стена должна находиться на расстоянии не менее 0,5 м от напольного котла.

Пол и стена из ориентированно-стружечной плиты защищены от нагрева кафелем.

Электрическая безопасность: сечение медной скрытой подводки к электрокотлу должно быть не менее 1 мм2 на 10 ампер максимального тока (при напряжении питания 220 вольт 10А соответствуют мощности в 2,2 кВт). Котел подключается к щитку через отдельный автомат. Заземление обязательно.

Цепь питания котла защищена от перегрузки отдельным автоматом.

Газ: подключение отопительного оборудования к газу нельзя выполнять своими руками. Оно должно осуществляться представителем газовой службы или лицензированной организации.

Горгаз любого города оказывает платные услуги по подключению газового оборудования.

Газовый котел с атмосферной горелкой должен устанавливаться в помещении со следующими характеристиками:

• Площадь — не меньше 4 м2;
• Высота потолка — не меньше 2,5 м;
• Качественное освещение (площадь окна не меньше 0,3 м2 на 10 м2 площади);
• Ширина входной двери — не меньше 80 см;
• Холодное водоснабжение и контур заземления обязательны.

Кухня — идеальное место для размещения настенного газового котла.

Отвод продуктов сгорания: диаметр дымохода не должен быть меньше диаметра выходного патрубка котла. Дымоход в обязательном порядке снабжается тройником с краном для слива конденсата.

Диаметр дымохода снизу вверх может увеличиваться, но не уменьшаться.

Заключение

Надеюсь, что мои рекомендации помогут уважаемому читателю правильно установить отопительный котел и обеспечить его безотказную и безопасную работу. Узнать больше о монтаже отопительного оборудования вам поможет видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!