Какие существуют способы защиты отопительной техники от перегрева
Компании – производители стараются в целях повышения потребительской привлекательности своих товаров, вносить в технический паспорт котельного оборудования любые гарантии его безопасности. О средствах защиты отопительного котла от закипания, непосвященный потребитель не имеет малейшего представления.
Существуют на данный момент следующие способы обеспечения защиты твердотопливных агрегатов, используемых для автономных систем отопления. Действенность каждого способа объясняется условиями эксплуатации котельной техники, и конструкционными особенностями агрегатов.
В большинстве случаев в техпаспорте на отопительный прибор производители рекомендуют использовать для охлаждения водопроводную воду. В ряде случаев отопительные котлы на твердом топливе оснащаются встроенными дополнительными теплообменниками. Встречаются модели котлов с выносными теплообменниками. Для предотвращения перегрева используется клапаном безопасности. Предохранительный клапан рассчитан только на сброс чрезмерного давления в системе, тогда как клапан безопасности при перегреве котла открывает доступ водопроводной воды.
Превышение температуры теплоносителя отметки в 100 0С создает избыточное давление, открывающее клапан. Под действием водопроводной воды, которая подается под давлением в 2-5 бар, горячая вода из контура вытесняется холодной.
Первый аспект, который вызывает спорные моменты по поводу охлаждения водопроводной водой – отсутствие электричества, обеспечивающего работу насоса. Расширительная емкость не располагает достаточным объемом воды, достаточной для охлаждения котла.
Второй аспект, который отметает этот способ охлаждения, связан с использованием в качестве теплоносителя антифриза. При возникновении внештатной ситуации в канализацию вместе с поступающей холодной водой уйдет до 150 литров антифриза. Стоит ли этого такой способ защиты?
Наличие ИБП позволит сохранить в критической ситуации работу циркулирующего насоса, с помощью которого теплоноситель равномерно будет расходиться по трубопроводу, не успевая перегреваться. До тех пор пока хватит емкости аккумулятора, источник бесперебойной подачи питания гарантирует работу насоса. За это время котел не должен успеть нагреться до критических параметров, сработает автоматика, запускающая воду по запасному, аварийному контуру.
Другим способом выхода из критической ситуации станет установка аварийной схемы в обвязку твердотопливного агрегата. Отключение насоса может дублироваться работой запасного контура с естественной циркуляцией теплоносителя. Роль аварийного контура не в обеспечении обогрева жилых помещений, а только в возможности снять избыточную тепловую энергию при аварийной ситуации.
Такая схема организации защиты нагревательного агрегата от перегрева надежна, проста и удобна в эксплуатации. Особых средств на ее оборудование и установку от вас не потребуется. Единственными условиями для работы такой защиты являются:
- наличие расширительного бака или накопительной емкости в системе;
- использование обратного клапана только лепесткового типа;
- трубы второго контура должны быть большего диаметра, чем обычный отопительный контур.
Предотвращение появление конденсата
Появление конденсата на входной металлической двери в частном доме можно предотвратить, если ещё в процессе монтажа следить за тем, чтобы установщики двери качественно заделали все щели и зазоры монтажной пеной. Даже щель всего лишь в 1 мм со временем может увеличиться и приводить к запотеванию и промерзанию всей конструкции.
Что делать, если все испробованные методы вам не помогли? Значит, дело в самом материале двери. Она просто выполнена из некачественного материала, не способного сохранять тепло. В этом случае есть смысл подумать над установкой новой двери, которая соответствовала бы теплоизоляционным требованиям.
Как работает распределительный термостатический клапан
Термостатический клапан устанавливается на подаче перед участком байпаса (участок трубопровода), соединяющего подачу и обратку котла в непосредственной близости к котлу. При этом образуется малый контур циркуляции теплоносителя. Термоколба, как было сказано выше, устанавливается на обратный трубопровод в непосредственной близости к котлу.
В момент пуска котла теплоноситель имеет минимальную температуру, рабочее тело в термоколбе занимает минимальный объем, давления на шток термоголовки нет, и клапан пропускает теплоноситель только в одном направлении циркуляции по малому кругу.
По мере нагрева теплоносителя увеличивается объем рабочего тела в термоколбе, термоголовка начинает давить на шток клапана, пропуская холодный теплоноситель к котлу, а нагретый теплоноситель в общий циркуляционный контур..
В результате подмешивания холодной воды температура в обратке снижается, а, значит, уменьшается объем рабочего тела в термоколбе, что ведет к уменьшению давления термоголовки на шток клапана. Это в свою очередь приводит к прекращению подачи холодной воды в малый циркуляционный контур.
Процесс продолжается до тех пор, пока весь теплоноситель не будет нагрет до требуемой температуры. После чего клапан перекрывает движение теплоносителя по малому циркуляционному контуру, а весь теплоноситель начинает движение по большому кругу отопления.
Смесительный термостатический клапан работает также, как распределительный клапан, но устанавливается он не на подающий трубопровод, а на обратный. Располагается клапан перед байпасом, соединяющим подачу и обратку и образующим малый круг циркуляции теплоносителя. Термостатическая колба крепится на том же месте-на участке обратного трубопровода в непосредственной близости к котлу отопления.
Пока теплоноситель холодный, клапан пропускает его только по малому кругу. По мере нагрева теплоносителя термоголовка начинает давить на шток клапана, пропуская часть нагретого теплоносителя в общий циркуляционный контур котла.
Как видите, схема предельно простая, но при этом эффективная и надежная.
Для работы термостатического клапана и термоголовки не нужна электрическая энергия, оба устройства энергонезависимые. Никакие дополнительные устройства или контролеры также не нужны. Для нагрева теплоносителя, циркулирующего по малому кругу достаточно 15 минут, тогда как нагрев всего теплоносителя в котле может занять несколько часов.
Это значит, что используя термостатический клапан, продолжительность образования конденсата в твердотопливном котле сокращается в несколько раз, а вместе с нею сокращается время разрушительного воздействия кислот на котел.
Для защиты твердотопливного котла от конденсата необходимо выполнить правильно его обвязку, используя термостатический клапан и создав при этом малый контур циркуляции теплоносителя.
Покупая и устанавливая твердотопливный котел, надо обязательно учесть особенности его эксплуатации, а именно – высокую вероятность перегрева в нештатных ситуациях, что может закончиться серьезной аварией и даже разрушением водяной рубашки агрегата (взрывом). Также немалый вред может нанести образование конденсата на стенках камеры сгорания, что случается при определенных режимах работы. Чтобы исключить подобные неприятности, должна быть предусмотрена защита твердотопливного котла от перегрева и конденсата, о чем и пойдет речь в нашей статье.
Требования к дымоходу
Чтобы определить, какие характеристики предъявляет сам производитель, необходимо прочесть инструкцию, ведь там даны конкретные данные, какое минимальное сечение трубы нужно, высота, температурный режим – эти факторы в конкретном случае являются основополагающими и на них нужно ориентироваться.Как правило, в инструкции завод изготовитель пишет, какой дымоход лучше для твердотопливного котла и какие технические параметры нужно учитывать. Выше перечисленные характеристики, как высота, длина дымохода позволят выбрать надежный, а главное функциональный с точки зрения именно этой модели канал.
Учитывайте диаметр дымохода для твердотопливного канала, ведь не каждый канал сможет вывести образованное количество газа за определенное время, а скопившаяся гарь, газы могут попасть в помещение, через не герметичные стыки и трещины.
Аварийный байпас
Байпасом называется перемычка, устанавливаемая на тепловой трассе параллельно основной магистрали. Она представляет собой обводной либо прямой участок, соединяющий прямую магистраль с обратной.
В случае с твердотопливными котлами аварийная перемычка устанавливается обводным способом вокруг циркуляционного насоса. В процессе работы она слегка поддавливает лепесток обратного клапана, в результате теплоноситель через байпас не проходит. При внезапном отключении электричества, скачке напряжения или перегреве насос остановится, а клапан закроется. В результате поток пойдет через перемычку. После восстановления системы клапан вновь откроется.
Чтобы вышеописанная схема работала корректно, должны выполняться три условия:
- в системе предусмотрен буфер или теплоаккумулятор большого объема (сюда будет отводиться избыток жидкости);
- магистрали выполнены из стальных труб с большим диаметром и располагаются под уклоном, достаточным для естественной циркуляции;
- обратный клапан лепесткового типа смонтирован строго горизонтально.
Теперь поговорим о второй известной проблеме в эксплуатации твердотопливных котлов и способах ее решения.
Какие существуют способы защиты отопительной техники от перегрева
Компании – производители стараются в целях повышения потребительской привлекательности своих товаров, вносить в технический паспорт котельного оборудования любые гарантии его безопасности. О средствах защиты отопительного котла от закипания, непосвященный потребитель не имеет малейшего представления.
Существуют на данный момент следующие способы обеспечения защиты твердотопливных агрегатов, используемых для автономных систем отопления. Действенность каждого способа объясняется условиями эксплуатации котельной техники, и конструкционными особенностями агрегатов.
В большинстве случаев в техпаспорте на отопительный прибор производители рекомендуют использовать для охлаждения водопроводную воду. В ряде случаев отопительные котлы на твердом топливе оснащаются встроенными дополнительными теплообменниками. Встречаются модели котлов с выносными теплообменниками. Для предотвращения перегрева используется клапаном безопасности. Предохранительный клапан рассчитан только на сброс чрезмерного давления в системе, тогда как клапан безопасности при перегреве котла открывает доступ водопроводной воды.
Превышение температуры теплоносителя отметки в 100 0С создает избыточное давление, открывающее клапан. Под действием водопроводной воды, которая подается под давлением в 2-5 бар, горячая вода из контура вытесняется холодной.
Первый аспект, который вызывает спорные моменты по поводу охлаждения водопроводной водой – отсутствие электричества, обеспечивающего работу насоса. Расширительная емкость не располагает достаточным объемом воды, достаточной для охлаждения котла.
Второй аспект, который отметает этот способ охлаждения, связан с использованием в качестве теплоносителя антифриза. При возникновении внештатной ситуации в канализацию вместе с поступающей холодной водой уйдет до 150 литров антифриза. Стоит ли этого такой способ защиты?
Наличие ИБП позволит сохранить в критической ситуации работу циркулирующего насоса, с помощью которого теплоноситель равномерно будет расходиться по трубопроводу, не успевая перегреваться. До тех пор пока хватит емкости аккумулятора, источник бесперебойной подачи питания гарантирует работу насоса. За это время котел не должен успеть нагреться до критических параметров, сработает автоматика, запускающая воду по запасному, аварийному контуру.
Другим способом выхода из критической ситуации станет установка аварийной схемы в обвязку твердотопливного агрегата. Отключение насоса может дублироваться работой запасного контура с естественной циркуляцией теплоносителя. Роль аварийного контура не в обеспечении обогрева жилых помещений, а только в возможности снять избыточную тепловую энергию при аварийной ситуации.
Такая схема организации защиты нагревательного агрегата от перегрева надежна, проста и удобна в эксплуатации. Особых средств на ее оборудование и установку от вас не потребуется. Единственными условиями для работы такой защиты являются:
- наличие расширительного бака или накопительной емкости в системе;
- использование обратного клапана только лепесткового типа;
- трубы второго контура должны быть большего диаметра, чем обычный отопительный контур.
Требования к дымоходу газовых котлов
Сегодня при строительстве дымоходов для газовых котлов используют различные материалы, большинство из которых нецелесообразно. Качество исполнения также оставляет желать лучшего.
Дымоход из асбестоцемента. В прошлом такие дымоходы не имели альтернативы. Их основное преимущество — невысокая стоимость.
Недостатки:
- монтаж производится исключительно на вертикальных участках труб;
- большой вес и длина, что усложняет установку;
- стыки не герметичны;
- образующаяся влага впитывается в стенки;
- температура отходящих газов не выше 300 ºС.
Важно правильно подключить котел к дымоходу. Для этой цели используется тройник
Если в дымоходе используется тройник, то монтаж осуществляется «по дыму». При его отсутствии «по-конденсату»
Обязательно наличие конденсатоотводчика и люка для чистки.
Кирпичные дымоходы. Этот материал не рекомендован для обустройства систем с газовыми котлами. Согласно требованиям, обозначенным в сборнике СНиП 41-01-2003, дымоотводные каналы для газоперерабатывающего оборудования должны быть гладкими и относящимися по газоплотности к классу П.
Если по характеристикам газоплотности кирпичный дымовой канал вполне подходит, то о гладкости стенок внутри трубы речи вообще не может быть. Даже если швы кирпичной трубы идеально отшлифованы раствором заподлицо с кирпичной кладкой, в ходе эксплуатации рельеф все равно появится из-за разницы в плотности материала и связующего вещества.
Идеальным решением станет установка внутри кирпичного канала металлической гильзы или сборка ее из керамических модулей. Кирпичная труба с металлической или керамической вставкой внутри прослужить может без проблем более 30 лет.
С этой же целью подойдет футеровка из фуранфлекса. Этот полимерный рукав изготовлен из композита (пластмасса, армированная высокопрочными волокнами). Он устойчив к кислотному конденсату, обладает невысокой теплопроводностью. Допустимая температура использования — до 200 ºС.
Керамические дымовые каналы. Этот материал отличается прочностью и долговечностью. Дымоход из керамики устойчив к агрессивным кислотам, прост в обслуживании и пожаробезопасен.
Керамика способна быстро нагреваться и долго остывает. Установка такого дымохода требует участия специалистов. Минусом является высокая стоимость.
Оцинкованные и стальные. Под воздействием влаги сталь ржавеет. Максимальный срок годности таких труб — до трех лет. Оцинкованные дымоходы, защищенные слоем цинка от ржавления, служат пять и более лет.
Если влага и не проникает в котел, она накапливается в нижней части дымохода (в доме), это приводит к появлению неприятного запаха. В то же время это уязвимое место, где собирается кислота, которая со временем «проест» этот участок
Трубы из нержавеющей стали. Безупречный выбор для обустройства дымового канала газового котла. Его установка обойдется в несколько десятков раз дешевле, чем сооружение кирпичного дымохода. Стенки гладкие, на них не будет оседать сажа и смолы, газоплотность достаточно высока.
Для сборки дымохода можно приобрести набор однослойных модулей или купить элементы сэндвич-системы. Собрать такую конструкцию можно без особых усилий собственными руками. Главное – соблюдать направление при формировании соединительных узлов.
Утепление, а также отделка дымохода улучшают эстетику здания, что придает дому более ухоженный внешний вид
Преимущества дымоходов из нержавеющей стали:
- благодаря круглому сечению и гладкой поверхности обеспечивают хорошую тягу;
- герметичны;
- в них быстро преодолевается порог конденсатообразования;
- просты в обслуживании;
- пожаробезопасны;
- долговечны.
Немаловажно также качество стали, сварочного шва, стыков между элементами
Герметизируя швы, нужно большое внимание уделить герметику. Некоторые марки «каменеют» и растрескиваются во время эксплуатации. Часто не учитывается тот факт, что ремонт дымохода стоит значительно дороже, нежели грамотный монтаж на этапе установки газового оборудования
Часто не учитывается тот факт, что ремонт дымохода стоит значительно дороже, нежели грамотный монтаж на этапе установки газового оборудования.
Чем вреден конденсат
На первый взгляд нет ничего страшного в том, что какое-то количество воды появляется внутри котла. Рано или поздно она всё равно испарится под действием высоких температур дымовых газов. Однако, здесь не всё так просто. На самом деле, в состав конденсата входит не чистая вода, а слабый раствор кислот. Кроме того, полного испарения конденсата может так и не случиться, если он появляется в слишком больших количествах.
Несмотря на низкую концентрацию, кислоты в составе конденсата способны разъесть металлический корпус котла даже за один сезон активной эксплуатации агрегата. В правильно настроенной системе отопления такого никогда не случится. Но обвязка теплогенератора, выполненная с ошибками приводит к тому, что конденсат образуется в течение всего времени работы котла. В результате этого он накапливается, и непрерывно воздействует на металлические поверхности, постепенно разрушая их.
Вторая проблема, связанная с появлением конденсата в том, что на него начинают налипать частицы сажи. В процессе сгорания топлива в дымовые газы выбрасывается некоторое количество сажи, большая часть которой выходит из котла по дымоходу на улицу. Однако, если на поверхности теплообменника находится какое-то количество конденсата, то небольшой процент сажи постоянно прилипает к этим каплям.
В итоге, со временем на теплообменнике возникает достаточно плотный слой. Если, к тому же, в процессе эксплуатации теплогенератора используются влажные дрова, этот налёт содержит в себе ещё и различные горючие смолы. Постепенное утолщение такой корки приводит к падению КПД котла, так как она изолирует металлический корпус теплообменника от тепла разогретых газов. Температура из топки на теплоноситель передаётся всё хуже и хуже с каждым последующим включением теплогенератора.
В техобслуживании теплогенератора есть одна особенность, которая не так очевидна на первый взгляд, но становится главной причиной слишком редкой чистки котла. Речь идёт о том, что современные твердотопливные агрегаты имеют достаточно сложную структуру, которая специально рассчитывается для повышения КПД устройства.
В результате, большое количество запутанных витиеватых ходов внутри котла значительно осложняет процесс его чистки. От чего со временем пропадает всякое желание выполнять данную процедуру с необходимой регулярностью. По этой же причине к некоторым местам конструкции и вовсе невозможно получить доступ, что ещё раз подтверждает необходимость решения проблемы с конденсатом.
Схема с теплоаккумулятором
В ряде стран Евросоюза введены правила, согласно которым схемы подключения твердотопливных котлов в систему отопления обязательно должны включать в себя теплоаккумулятор. Без него эксплуатация таких отопителей просто запрещена. Причина – в высоком содержании угарного газа (СО) в выбросах во время ограничения подачи кислорода в топку для уменьшения интенсивности горения.
При нормальном доступе воздуха образуется безвредный углекислый газ (СО2), поэтому топка должна функционировать на полную мощность, отдавая энергию теплоаккумулятору. Тогда содержание СО не будет превышать экологические нормы. На постсоветском пространстве таких требований пока что нет, соответственно, мы продолжаем перекрывать доступ воздуха с целью добиться медленного тления древесины, например, в котле длительного горения .
Теплоаккумуляторы имеются в продаже как готовое изделие, хотя многие умельцы делают их самостоятельно. По большому счету, это бак, покрытый слоем теплоизоляции. В заводском исполнении может иметь встроенный контур ГВС и ТЭН для подогрева воды. Такое решение позволяет накапливать тепло от дровяного котла, а в моменты его простоя – обеспечивать обогрев дома в течение какого-то времени. Схема соединения котла с теплоаккумулятором показана на рисунке:
Примечание. В схеме вместо смесительного узла, состоящего из нескольких элементов, установлено готовое устройство, выполняющее те же функции, — LADDOMAT 21.
Основной принцип защиты котла от конденсата
Для защиты твердотопливного котла от образования конденсата необходимо исключить ситуацию, при которой возможен это процесс. Для этого нельзя допустить попадание в котел холодного теплоносителя. Температура обратки должна быть меньше температуры подачи на 20 градусов. При этом температура подачи должна быть не менее 60 С.
Самый простой способ состоит в нагреве в котле малого количества теплоносителя до номинальной температуры, создания для его движения малого контура отопления и постепенного подмеса к горячей воде остальной части холодного теплоносителя.
Идея простая, но реализовать ее можно различными способами. Например, некоторые производители предлагают приобрести готовый смесительный узел, стоимость которого может составлять 25 000
и более рублей. Например, компания FAR (Италия) предлагает подобное оборудование за28500 рублей , а компанияЛаддомат продает смесительный узел за25500 рублей .
Более экономичный, но при этом не менее эффективный способ защитить твердотопливный котел от конденсата состоит в регулировании температуры теплоносителя, поступающего к котлу, с помощью термостатического клапана с термоголовкой.
Технологические требования
Необходимо соблюдать следующие технические требования:
- Должен быть предусмотрен специальный участок, чтобы разогнать дым. Он представляет собой вертикальную трубу, устанавливаемую за патрубком твердотопливного котла. Разгоночный участок делается высотой один метр.
- Дымоход устанавливается только вертикально. Допускается отклонение не более 30 градусов.
- Запрещается наличие прогибов.
- Очень важна длина (3 — 6 метров).
- Допускается наличие трех горизонтальных участков. Причем длина каждого не должна превышать полметра.
- Возвышение оголовка над крышей должно превышать 100 см.
- Крепление трубы к стене, выполняется с шагом 1,5 метра.
- Для создания герметичного стыка, трубы обильно смазывают термостойким герметиком.
Чтобы получить идеальную тягу, необходимо чтобы в конструкции дымохода было минимальное количество поворотов. Наилучшим считается ровная труба.
Дымоход можно устанавливать внутри здания или за его пределами. Для первого варианта, необходимо защитить трубу, чтобы она не соприкасалась с горючими материалами. Используется специальный металлический экран, устанавливаемый в месте прохождения трубы через перекрытие. Дымоход должен находиться от стены на расстоянии более 25 см.
Намного безопаснее выглядят наружные конструкции. Их намного проще обслуживать. Мастера считают этот метод самым предпочтительным.
Что такое конденсат?
Конденсат — это жидкость, которая оседает на стенках дымохода в результате перепада температур. В современном газовом оборудовании выходящие газы имеют низкую температуру.
Причины появления конденсата:
- неправильно утепленный дымоход;
- резкий перепад температур;
- непрогретые трубы;
- засорение дымового канала;
- низкая температура отработанных газов (в идеале температура должна быть не ниже 100 °С);
- очень длинная труба дымохода, в результате чего происходит чрезмерное охлаждение дыма;
- шероховатые стенки дымохода (собирают больше воды, чем гладкие);
- нарушения в конструкции;
- проблемы с тягой.
Во время работы газового котла помимо воды также выделяются углекислый газ и прочие химические соединения (оксиды).
Так как современные котлы периодически отключаются, происходит охлаждение стенок дымохода сверху вниз. Конденсат образуется, когда температура газов опустится до 40-60°С
Под воздействием высокой температуры оксиды вступают в реакцию с водой и образуются агрессивные кислоты (азотная, соляная, серная и пр.). Они оседают на поверхности оборудования вместе с конденсирующимися парами. Агрессивная кислотная среда приводит к быстрому разрушению дымоходной трубы.
Чем опасна образующаяся влага:
- если конденсат намерзает в дефлекторе или в устье трубы, сечение дымохода перекрывается, в результате тяга уменьшается, что может привести к образованию обратной тяги и продукты сгорание попадут в дом, вызывая отравление его жителей;
- большое количество воды может потушить пламя, что приведет к попаданию в помещение угарного газа.
Помимо этого, если влага попадет в топку котла, разрушатся его стенки. В итоге разрушения токсичные продукты горения будут частично поступать в дом.
Конденсат приводит к разрушению дымохода. Если проблему не устранить, в дальнейшем потребуется полная реставрация трубы
В отработанных газах вода содержится в виде пара. Когда температура газов понижается, пар становится перенасыщенным и формируются капли. В случае, когда газы раскаленные, образование конденсата происходит у более холодных стен дымохода, где и оседают капли жидкости.
