Твитнуть
Пример реализованной схемы ТТ + ТА
Когда стало ясно, что наиболее подходящим топливом для отопления моего будущего загородного дома, который планировался для постоянного проживания двух человек, являются дрова, то логичным продолжением этого условия явилось намерение использовать связку: твердотопливный котел + теплоаккумулятор. Другого подходящего решения, как избавиться от нудного дежурства у горящего котла и обуздать его врожденную склонность к перегреву, на ум не пришло. Да и есть ли оно? Пиролизники капризны к влажности топлива и на практике не так эффективны, как это расписывают в буклетах. Пеллетные котлы хороши, но создают зависимость, как у наркомана, от тяготеющих к монополизации рынка поставщиков. Печка имеет низковатый КПД и не способна отапливать площадь больше 40-50 м2.
Как полагается, первым делом занялся расчетом требуемых параметров. Посчитал ожидаемые теплопотери дома общей площади 135 метров, из которых 115 нужно рассматривать как отапливаемые. Получилось, что в самое морозное время мне будет достаточно подавать в отопительные приборы порядка 5,5 квт. Это по максимуму, поскольку дом был задуман как полностью автономный и как залог непотопляемости в плане отопления должен был иметь легко изолируемые жилые зоны с разным и легко регулируемым тепловым режимом. Можно было смело урезать отопительный бюджет наполовину без ущерба для живучести. Однако запас, особенно что касается тепла, карман не тянет. Да и в течение по крайней мере нескольких лет предполагалось преимущественное использование загородного дома наездами, а значит для прогревания замерзших стен очень кстати будет возможность сразу вкачивать в его объем как можно больше тепла.
В результате крейсерская теплопроизводительность требуемой отопительной системы была оставлена в 5,5 квт, отопительные приборы (теплые плинтусы) заложены совокупной максимальной мощностью 11 квт, а теплоаккумулятор определен емкостью в 1000 л воды, чтобы за счет разницы между минимальной (40 С) и максимальной (90 С) температурой иметь в нем запас в примерно 55 квт.час. Для накачки теплоаккумулятора был выбран относительно недорогой, но достаточно удобный Dakon FB 32D с чугунной рубашкой. На дровах такой котел имеет номинальную мощность 28 квт, а объем его топки в 40 с небольшим литра позволяет за один раз загрузить как раз такое количество дров, которое при сгорании, с учетом неизбежных потерь, даст не менее требуемых 55 квт.час.
Теперь о выборе схемы отопления.
Казалось бы, что если дом планируется как автономный, то нужно первым делом думать о термосифонном варианте, т.е. ЕЦ. Однако по спокойному взвешиванию всех «за» и «против», пришел к однозначному выводу, что делать нужно только коллекторный вариант на антифризе (пропиленгликоле). Зависимость от электричества есть – это главный минус. Но в моем автономном доме и электричество заложено автономное. Благо, что место довольно ветренное, а купить все необходимое оборудование (ветрогенератор, мачта, инверторы, контроллеры, бензогенератор, аккумуляторы, солнечные батареи и пр.) сейчас не проблема. Да и что делать в доме, если гнилые сельские сети дали сбой на неизвестно длительное время? Скорее я замучаюсь сидеть в темноте, чем остынет нормально построенный брусовый дом с внешним утеплением, который имеет полы по грунту и всегда готовую к использованию резервную печь из пары тонн полнотелого кирпича. Зато плюсы в коллекторной системе очень весомые: малая инерционность, гибкость в управлении с возможностью использовать различные элементы автоматизации, компактность (можно обходиться малым количеством антифриза), готовность к последующей модернизации (можно, например, без проблем дооснастить систему теплоснабжения дома солнечными коллекторами).
После ряда итераций по мере изучения рынка отопительной техники и монтажа 1-2 прототипов остановился на следующей конфигурации (см. в конце сообщения).
Аббревиатуры на схеме:
КП – подающий коллектор системы отопления
КО – коллектор обратки из системы отопления
ЦН – циркуляционный насос
3-хх – трехходовый клапан с сервоприводом от термостата
Э – экспанзомат
БКН – бойлер косвенного нагрева для ГВС
ТА – теплоаккумулятор с нижним и верхним теплообменниками
КПБ – клапаны приоритета бойлера с электрическим приводом
ЭК – электромагнитный клапан (нормально закрытый)
ТТК – твердотопливный котел
Функционирование схемы.
После розжига котла по мере нагрева его фланца выхода дымогазов в трубу срабатывает датчик, который установлен на этом фланце. Это датчик включения вентилятора отопителя от а/м «Москвич» (87 С – включение, 82 С - выключение). Он подает напряжение 220 В на следующие клапана схемы:
ЭК – открывает подмес подачи в обратку котла для предотвращения конденсата на его рубашке. Подмес не регулируется, просто идет по байпасу в ¼ дюйма, в то время как вся остальная схема обвязки котла и ТА имеет проход в 1 дюйм. Не стал возиться сейчас с терморегуляцией, хотя было бы неплохо.
КПБ рядом с котлом – открывается проход подачи от котла к узлу подмеса в коллекторы и в кольце циркуляции через ТА закрывается путь в обход котла.
КПБ на выходе из ТА отключает его верхний теплообменник и включает нижний.
Одновременно вручную отдельным тумблером включается питание циркуляционного насоса (на схеме показан внизу).
Таким образом нагреваемый в котле теплоноситель начинает под действием насоса непрерывно циркулировать по кругу: котел – бойлер ГВС – нижний теплообменник ТА.
После того, как топливо в котле прогорело и фланец с датчиком остыли до 82 С, датчик отключает питание вышеперечисленных клапанов (т.е. ЭК закрывает байпас подмеса, КБП около котла открывает путь в обход котла, а КБП около ТА переключает путь на верхний теплообменник ). В результате циркуляция теплоносителя продолжается уже минуя котел через бойлер ГВС и верхний теплообменник заряженного накопленным теплом ТА. Это позволяет исключить бесполезные потери тепла через непроизводительный нагрев рубашки неработающего котла.
Во время горения котла и/или после его потухания отдельным тумблером может подаваться питание на термостат и сервопривод трех-ходового клапана отбора горячего теплоносителя в коллектор, соединенный с комнатными отопительными приборами. Термостат автоматически регулирует температуру отбора не ниже заданной (например, 60 С). После затухания и отключения котла и по мере исчерпания тепла в ТА температура в коллекторе может соответственно снижаться. Температура установленных в комнатах отопительных приборов может дополнительно редуцироваться с помощью стоящих там термоголовок на термоклапанах.
Такая схема подключения ТА к котлу и системе отопительных приборов позволяет по выбору осуществлять следующие режимы:
- накопление тепла в теплоаккумуляторе и питание бойлера ГВС от работающего котла
- одновременное с предыдущим режимом питание от котла системы отопительных приборов
- питание отопительных приборов и бойлера ГВС от ТА после отключения котла
- питание от ТА только бойлера ГВС после отключения котла.
Мониторинг температуры воды в ТА осуществляется с помощью двух термодатчиков, установленных в верхнем и нижнем уровне высоты емкости теплоаккумулятора. Показания термодатчиков считываются с экрана двухканального измерителя, установленного в одной из жилых комнат. Это позволяет с достаточной точностью определять, сколько тепла имеется в аккумуляторе и до какой температуры можно нагреть теплоноситель в отопительных приборах. На основании этой информации принимается решение о том, требуется ли идти в котельную и делать новую загрузку дров в котел и нужно ли делать ее полной.
Система отопления дома в Подмосковье по такой схеме эксплуатируется второй сезон. Функционирует, как и задумывалось, фактически в полуавтоматическом режиме. Т.е. участие человека сводится только к тому, чтобы раз или два в сутки посмотреть на экран измерителя температуры и обычно раз в сутки загрузить котел новой порцией дров и поджечь их. Контроль за работой котла во время его работы не требуется.
В летнее время, когда используется только ГВС, загрузка котла делается с периодичностью в несколько дней.
Как полагается, первым делом занялся расчетом требуемых параметров. Посчитал ожидаемые теплопотери дома общей площади 135 метров, из которых 115 нужно рассматривать как отапливаемые. Получилось, что в самое морозное время мне будет достаточно подавать в отопительные приборы порядка 5,5 квт. Это по максимуму, поскольку дом был задуман как полностью автономный и как залог непотопляемости в плане отопления должен был иметь легко изолируемые жилые зоны с разным и легко регулируемым тепловым режимом. Можно было смело урезать отопительный бюджет наполовину без ущерба для живучести. Однако запас, особенно что касается тепла, карман не тянет. Да и в течение по крайней мере нескольких лет предполагалось преимущественное использование загородного дома наездами, а значит для прогревания замерзших стен очень кстати будет возможность сразу вкачивать в его объем как можно больше тепла.
В результате крейсерская теплопроизводительность требуемой отопительной системы была оставлена в 5,5 квт, отопительные приборы (теплые плинтусы) заложены совокупной максимальной мощностью 11 квт, а теплоаккумулятор определен емкостью в 1000 л воды, чтобы за счет разницы между минимальной (40 С) и максимальной (90 С) температурой иметь в нем запас в примерно 55 квт.час. Для накачки теплоаккумулятора был выбран относительно недорогой, но достаточно удобный Dakon FB 32D с чугунной рубашкой. На дровах такой котел имеет номинальную мощность 28 квт, а объем его топки в 40 с небольшим литра позволяет за один раз загрузить как раз такое количество дров, которое при сгорании, с учетом неизбежных потерь, даст не менее требуемых 55 квт.час.
Теперь о выборе схемы отопления.
Казалось бы, что если дом планируется как автономный, то нужно первым делом думать о термосифонном варианте, т.е. ЕЦ. Однако по спокойному взвешиванию всех «за» и «против», пришел к однозначному выводу, что делать нужно только коллекторный вариант на антифризе (пропиленгликоле). Зависимость от электричества есть – это главный минус. Но в моем автономном доме и электричество заложено автономное. Благо, что место довольно ветренное, а купить все необходимое оборудование (ветрогенератор, мачта, инверторы, контроллеры, бензогенератор, аккумуляторы, солнечные батареи и пр.) сейчас не проблема. Да и что делать в доме, если гнилые сельские сети дали сбой на неизвестно длительное время? Скорее я замучаюсь сидеть в темноте, чем остынет нормально построенный брусовый дом с внешним утеплением, который имеет полы по грунту и всегда готовую к использованию резервную печь из пары тонн полнотелого кирпича. Зато плюсы в коллекторной системе очень весомые: малая инерционность, гибкость в управлении с возможностью использовать различные элементы автоматизации, компактность (можно обходиться малым количеством антифриза), готовность к последующей модернизации (можно, например, без проблем дооснастить систему теплоснабжения дома солнечными коллекторами).
После ряда итераций по мере изучения рынка отопительной техники и монтажа 1-2 прототипов остановился на следующей конфигурации (см. в конце сообщения).
Аббревиатуры на схеме:
КП – подающий коллектор системы отопления
КО – коллектор обратки из системы отопления
ЦН – циркуляционный насос
3-хх – трехходовый клапан с сервоприводом от термостата
Э – экспанзомат
БКН – бойлер косвенного нагрева для ГВС
ТА – теплоаккумулятор с нижним и верхним теплообменниками
КПБ – клапаны приоритета бойлера с электрическим приводом
ЭК – электромагнитный клапан (нормально закрытый)
ТТК – твердотопливный котел
Функционирование схемы.
После розжига котла по мере нагрева его фланца выхода дымогазов в трубу срабатывает датчик, который установлен на этом фланце. Это датчик включения вентилятора отопителя от а/м «Москвич» (87 С – включение, 82 С - выключение). Он подает напряжение 220 В на следующие клапана схемы:
ЭК – открывает подмес подачи в обратку котла для предотвращения конденсата на его рубашке. Подмес не регулируется, просто идет по байпасу в ¼ дюйма, в то время как вся остальная схема обвязки котла и ТА имеет проход в 1 дюйм. Не стал возиться сейчас с терморегуляцией, хотя было бы неплохо.
КПБ рядом с котлом – открывается проход подачи от котла к узлу подмеса в коллекторы и в кольце циркуляции через ТА закрывается путь в обход котла.
КПБ на выходе из ТА отключает его верхний теплообменник и включает нижний.
Одновременно вручную отдельным тумблером включается питание циркуляционного насоса (на схеме показан внизу).
Таким образом нагреваемый в котле теплоноситель начинает под действием насоса непрерывно циркулировать по кругу: котел – бойлер ГВС – нижний теплообменник ТА.
После того, как топливо в котле прогорело и фланец с датчиком остыли до 82 С, датчик отключает питание вышеперечисленных клапанов (т.е. ЭК закрывает байпас подмеса, КБП около котла открывает путь в обход котла, а КБП около ТА переключает путь на верхний теплообменник ). В результате циркуляция теплоносителя продолжается уже минуя котел через бойлер ГВС и верхний теплообменник заряженного накопленным теплом ТА. Это позволяет исключить бесполезные потери тепла через непроизводительный нагрев рубашки неработающего котла.
Во время горения котла и/или после его потухания отдельным тумблером может подаваться питание на термостат и сервопривод трех-ходового клапана отбора горячего теплоносителя в коллектор, соединенный с комнатными отопительными приборами. Термостат автоматически регулирует температуру отбора не ниже заданной (например, 60 С). После затухания и отключения котла и по мере исчерпания тепла в ТА температура в коллекторе может соответственно снижаться. Температура установленных в комнатах отопительных приборов может дополнительно редуцироваться с помощью стоящих там термоголовок на термоклапанах.
Такая схема подключения ТА к котлу и системе отопительных приборов позволяет по выбору осуществлять следующие режимы:
- накопление тепла в теплоаккумуляторе и питание бойлера ГВС от работающего котла
- одновременное с предыдущим режимом питание от котла системы отопительных приборов
- питание отопительных приборов и бойлера ГВС от ТА после отключения котла
- питание от ТА только бойлера ГВС после отключения котла.
Мониторинг температуры воды в ТА осуществляется с помощью двух термодатчиков, установленных в верхнем и нижнем уровне высоты емкости теплоаккумулятора. Показания термодатчиков считываются с экрана двухканального измерителя, установленного в одной из жилых комнат. Это позволяет с достаточной точностью определять, сколько тепла имеется в аккумуляторе и до какой температуры можно нагреть теплоноситель в отопительных приборах. На основании этой информации принимается решение о том, требуется ли идти в котельную и делать новую загрузку дров в котел и нужно ли делать ее полной.
Система отопления дома в Подмосковье по такой схеме эксплуатируется второй сезон. Функционирует, как и задумывалось, фактически в полуавтоматическом режиме. Т.е. участие человека сводится только к тому, чтобы раз или два в сутки посмотреть на экран измерителя температуры и обычно раз в сутки загрузить котел новой порцией дров и поджечь их. Контроль за работой котла во время его работы не требуется.
В летнее время, когда используется только ГВС, загрузка котла делается с периодичностью в несколько дней.
Вложения
Комментарий