Как защитить от перегрева твердотопливный котел?

Массовое использование котельного оборудования, работающего на твердом топливе, ставит перед владельцами частных домов особые требования. Несмотря на технический прогресс, позволивший довести современные твердотопливные отопительные приборы до совершенства, работа подобного оборудования несет в себе определенную опасность. Сбои в работе, нарушения условий эксплуатации отопительной техники могут стать причинами выхода оборудования из строя в разгар отопительного сезона. В худшем случае, возникновение внештатных ситуаций с работающим агрегатом может обернуться серьезными травмами для обитателей дома, ущербом жилым строениям.

В этом аспекте одним из важнейших условий безопасной эксплуатации станет защита твердотопливного котла от перегрева. Точное соблюдение правил безопасности эксплуатации нагревательной техники, наличие дееспособной автоматики и приборов контроля, позволят обеспечить вам необходимую защиту от непредвиденных ситуаций.

Рассмотрим детальнее, на чем базируется защита котельного оборудования от перегрева. С чем может быть связано кипение теплоносителя в нагреваемом контуре и каковы последствия такого ЧП.

Причины, в результате которых может возникнуть перегрев твердотопливного котла

Еще на стадии выбора и покупки важно учитывать эксплуатационные характеристики обогревательного прибора. Многие модели, которые сегодня представлены в продаже, имеют встроенную систему защиты от перегрева. Работает она или нет – вопрос второй. Однако необходимо придерживаться определенных знаний и навыков, рассчитывая создать у себя дома эффективную и безопасную систему автономного отопления.

От условий эксплуатации зависит надежная работа нагревательного агрегата. При явных нарушениях технологических параметров отопительного оборудования и злоупотреблением стандартными правилами безопасности, высокая вероятность возникновения аварийной ситуации.

Для справки: превышение температуры в топочной камере допустимых параметров может вызвать кипение котловой воды. Результатом бесконтрольного процесса становится разгерметизация отопительного контура, разрушения корпуса теплообменника. В случае с водогрейными котлами при перегреве возможен взрыв.

Предупредить возможные негативные последствия можно еще на стадии монтажа твердотопливного котла. Правильная обвязка отопительного аппарата станет залогом вашей безопасности и надежной работы агрегата в будущем.

Если говорить детально, то в каждом случае система защиты твердотопливного котла имеет свою специфику и особенности. Каждая система отопления имеет свои плюсы и минусы. К примеру:

• Когда речь идет о твердотопливных котлах с естественной циркуляцией теплоносителя, необходимо позаботиться о безопасности и работоспособности отопительного оборудования еще во время монтажа. Трубы в системе устанавливаются металлические. Причем диаметр таких труб должен превышать диаметр труб, используемых для прокладки контура с принудительной циркуляцией теплоносителя. Датчики, установленные на водяном контуре, будут сигнализировать о возможном перегреве теплоносителя. Предохранительный клапан и расширительный бак играют роль компенсатора, снижая избыточное давление в системе.

Существенным минусом гравитационной системы отопления является отсутствие эффективного механизма регулировки рабочих режимов твердотопливных котлов.

• Большие технологические возможности для потребителей предоставляют двухконтурные твердотопливные котлы, работающие с принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. Уже только наличие второго контура существенно увеличивает возможность регулировать температуру нагрева котловой воды. Единственный минус в работе такой системы является работающий насос, который может внести своей работой сложности при эксплуатации отопительной системы.

Это связано с тем, что при отключении электричества, насос перестает выполнять свои функции. Остановка циркуляционного процесса и инерционность нагревательных котлов на твердом топливе могут привести к перегреву нагревательного агрегата. Если котельная техника не оснащена бесперебойником, ситуация с отключением электричества чревата крайне неприятными последствиями.

Эффективная защита от перегрева работающего твердотопливного котла должна базироваться на механизме съема избыточного тепла, вырабатываемым нагревательным прибором.

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.

Важно! При наличии чугунных нагревательных аппаратов, такая мера в корне неправильна. Чугунные теплообменники панически бояться резкого перепада температуры. Подача в контур холодной воды может привести к потере целостности корпуса теплообменника. (нагретый до высокой температуры чугун просто лопнет при контакте с холодной водой).

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.

На заметку: установку аварийного контура можно заменить монтажом байпаса, который будет в крайних случаях отводить перегретую котловую воду в расширительный бак или тепловой аккумулятор.

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.

Заключение

Оценивая технологические возможности современных твердотопливных котлов, следует думать не только о его рабочей мощности, но и заранее предусмотреть установку элементов защиты всей системы. Перегрев котла – явление частое и хорошо знакомое для обитателей частных домов. Использовать имеющиеся средства для обеспечения защиты позволит не только избежать внештатных ситуаций, но и продлит работу нагревательных агрегатов. Каждый сам воле выбирать средство и способ защиты. Одному будет достаточно установить электрический генератор, который вместе с ИБП не позволит остановиться циркуляции воды в системе. Другим владельцам частного дома, наоборот, потребуется в целях безопасности установить байпас или оборудовать запасной, аварийный контур.

По мнению специалистов, монтаж буферной емкости или установка байпаса являются наиболее действенными способами защиты системы отопления от перегрева.

На заметку: в США и в странах Европы эксплуатация твердотопливных аппаратов без буферной емкости запрещена.

Как защитить твердотопливный котел от перегрева и конденсата

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.

Как избавиться от конденсата в топке котла?

В котлах на твердом топливе может выпадать влага на внутренних стенках камеры сгорания. Это происходит, когда дрова уже разгорелись и вентилятор наддува (если он есть) работает в полную силу, а вода в системе отопления еще холодная.

От перепада температур и возникает конденсат, который, смешиваясь с продуктами горения, оседает на стенках камеры. Этот налет вызывает коррозию металла, вследствие чего срок службы котла значительно сокращается.

Примечание. Котлы с чугунным теплообменником не боятся коррозии, но, в свою очередь, чувствительны к резким перепадам температуры теплоносителя.

Решить данную проблему несложно, надо лишь включить в схему обвязки трехходовой термостатический клапан, настроенный на температуру теплоносителя 55—60 ºС, как показано на рисунке ниже. Действует защита твердотопливного котла от конденсата следующим образом: пока вода в котле не нагреется до заданной температуры, она циркулирует по малому контуру. После достаточного нагрева трехходовой клапан постепенно подмешивает воду из системы. Таким образом, перепада температур и конденсата в топке не возникает.

Внедрение в схему смесительного узла также защищает чугунный теплообменник от перепада температур теплоносителя, поскольку клапан не даст возможности попасть холодной воде внутрь теплогенератора.

Способы защиты котла от перегрева

Чрезмерный нагрев и закипание теплоносителя в агрегатах на твердом топливе может случиться в процессе эксплуатации по таким причинам:

• отключение электроэнергии;
• вышла из строя электроника или датчик температуры, тогда может не отключаться вентилятор поддува или не закрываться дверца зольника;
• воздушная заслонка, управляемая механическим термостатом с цепным приводом, закрылась не до конца.

Самый популярный метод защиты котла от перегрева при внезапных и частых отключениях электричества – это использование блоков бесперебойного питания либо электрических генераторов. Вообще, предусмотрительный хозяин, проживающий в местности с частыми отключениями электроэнергии, должен подумать об этом заблаговременно и принять все меры по обеспечению энергонезависимости своей системы отопления.

Совет. Чтобы система была энергонезависимой, надо ее рассчитать и сделать гравитационной с естественной циркуляцией теплоносителя. Отопительное оборудование нужно подобрать как можно проще, где отсутствует электронный блок управления и дутьевой вентилятор для котла.

Поскольку помимо аварийной ситуации с отключением электричества бывают и другие неисправности, приводящие к перегреву, то наличие независимых источников электроэнергии не панацея, нужны более универсальные решения. Вот они:

• установка двухходового защитного клапана;
• введение в схему обвязки байпаса для естественной циркуляции, отводящего тепло в буферную емкость или теплоаккумулятор.

Примечание. В некоторых моделях твердотопливных агрегатов внедрена защита от перегрева с помощью встроенного или выносного теплообменника. В случае аварии через него пропускается холодная вода из водопроводной сети. Такое решение можно использовать и тем, кто взялся изготовить котел на твердом топливе своими руками.

Использование клапана безопасности

Это не одно и то же, что предохранительный клапан. Последний просто сбрасывает давление в системе, но не охлаждает ее. Другое дело — клапан защиты от перегрева котла, что отбирает из системы горячую воду, а вместо нее подает холодную, из водопровода. Устройство – энергонезависимое, присоединяется к подающей и обратной магистрали, водопроводной сети и канализации.

При температуре теплоносителя свыше 105 ºС клапан открывается и благодаря давлению в водопроводе 2—5 Бар горячая вода вытесняется из рубашки теплогенератора и трубопроводов холодной, после чего уходит в канализацию. Как присоединяется клапан защиты твердотопливного котла, показано на схеме:

Недостаток этого способа защиты заключается в том, что она непригодна для систем, наполненных незамерзающей жидкостью. Кроме того, схема неприменима в условиях, когда отсутствует централизованное водоснабжение, ведь вместе с отключением электроэнергии прекратится и подача воды из скважины или бассейна.

Схема с аварийным байпасом

Практически не имеет недостатков представленная ниже схема защиты твердотопливного котла от перегрева:

При отключении электричества остановится циркуляционный насос, который во время работы поддавливает лепесток обратного клапана, чем препятствует движению воды через байпас. Но после остановки клапан откроется и теплоноситель продолжит циркуляцию естественным образом. Даже если в это время произойдет какая-то авария с твердотопливным котлом и нагрев воды не остановится, то тепло будет отводиться в буферную емкость, пока дрова в топке не прогорят.

Правда, здесь требуется выполнение нескольких условий:

• наличие теплоаккумулятора или буферной емкости достаточного объема;
• трубы котлового контура до емкости должны быть стальными, с увеличенными диаметрами и надлежащими для естественной циркуляции уклонами;
• обратный клапан – только лепесткового типа, монтируемый в горизонтальном положении.

Заключение

Схему и способ защиты лучше подбирать в соответствии с условиями эксплуатации. В одном случае будет достаточно электрического генератора, в другом не обойтись без байпаса и буферной емкости. Но использование последней считается предпочтительным, в некоторых странах западной Европы эксплуатация теплогенераторов на твердом топливе без буферной емкости вообще запрещена.