Как обезопасить твердотопливный котёл – основные технические решения

Твердотопливные котлы отопления – по-прежнему очень популярное, доступное и достаточно эффективное решение для частных домов и коттеджей. Более того, если нет возможности подключиться к газовой магистрали, то такой отопитель становится едва ли не единственным рациональным решением. Самостоятельно сооружать газохранилище или устанавливать резервуар для солярки зачастую слишком сложно и накладно, с углём хлопот гораздо меньше. Однако котлы на твёрдом топливе требуют более ответственного обращения, поскольку они обладают значительной инерцией. Если в случае с газовой или дизельной системой достаточно просто перекрыть топливо провод, то в случае с твердотопливным оборудованием такой номер не пройдёт. Загруженные в топку дрова или уголь прогорают достаточно долго, в это время продолжает выделяться тепло – а это может стать причиной повреждения и разрушения отопительной системы. Поэтому очень важно предусмотреть надёжную защиту.

Последствия игнорирования вопросов безопасности

Чтобы понять важность защиты котельной, рассмотрим, к чему может привести упущение этой задачи:

• Первое и наименее опасное следствие – это простое закипание. Теплоноситель перегревается, переходит из жидкого состояния в газообразное, внутреннее давление увеличивается. В результате котёл начинает течь, причём под давлением протечек может возникнуть сразу несколько.
• Если давление увеличивается ещё сильнее, то котёл с большой вероятностью лопнет. В этом случае теплоноситель затопит дом, а отопитель практически наверняка придётся менять.
• Самое опасное следствие перегрева котла – это его взрыв. Если избыточное давление долго не находит выхода, то по достижении критической точки оно в буквальном смысле разрывает котёл, попутно разрушая окружающее пространство.

Страдают от инерционного перегрева при остаточном прогорании топлива и другие элементы системы отопления. В частности, от избыточного тепла может прогореть теплообменник, нарушится целостность соединений, повредиться трубы отопительного контура.

Методы обеспечения безопасности твердотопливного котла

Наиболее простой способ защитить отопитель от повреждения и разрушения – это установка т.н. группы безопасности. В большинстве случаев она по умолчанию входит в состав правильно составленной обвязки отопительной системы и состоит из следующих элементов:

• датчик давления в системе;
• воздуховод, через который из контура выводится избыточный воздух;
• клапан-предохранитель.

Работает группа безопасности следующим образом. Когда датчик фиксирует заданное критическое значение, клапан автоматически открывается и сбрасывает избыточное давление. После его нормализации клапан герметично закрывается. В этом принципе работы есть сразу несколько слабых мест. Во-первых, если объём теплоносителя в системе велик, то давление может нарастать слишком быстро – и пропускной способности клапана может оказаться недостаточно. Во-вторых, группа безопасности защищает только от избыточного давления, теплота же, выделяемая прогорающим топливом, никуда не выводится. В результате котёл и теплообменник могут деформироваться или прогореть.

Однако отказываться от монтажа группы безопасности, безусловно, не следует – именно на неё ложится основная нагрузка при закипании теплоносителя. Для более же эффективной защиты можно дополнить действие другими решениями.

 Расширительные бачки

Чтобы нивелировать скачки давления в отопительной системе, можно встроить в неё специальный расширительный бачок:

• открытый, если теплоноситель циркулирует в контуре самостоятельно;
• закрытый, если теплоноситель нагнетается насосом.

Первый вариант по принципу действия практически аналогичен предохранительному клапану. Второй вариант за счёт эластичной мембраны компенсирует незначительные перепады давления – на сильные скачки он не рассчитан.

Змеевик-охладитель

Стремительно растущее давление в системе отопления – это уже следствие, а можно бороться и с причиной, снижая температуру перегревающейся жидкости. Для этого в конструкцию котельного оборудования добавляется охлаждающий контур в виде змеевика-теплообменника, размещённого в герметичном контуре, который, в свою очередь, соединён с холодным водопроводом. Работает эта система следующим образом:

• Змеевик соединяется с отопительным контуром непосредственно на выходе из греющего резервуара, поэтому теплоноситель, циркулируя в системе, заходит и в него.
• Когда специальный датчик фиксирует достижение пороговой температуры жидкости (как правило, 95оС), в корпус охладителя начинает подаваться холодная вода.
• Вода охлаждает змеевик, тем самым снижая общую температуру системы.
• Нагревшаяся вода сливается в канализацию, а на её место подаётся новая порция холодной.

Главный минус змеевика-охладителя – это его невысокая производительность в сравнении с теплоёмкостью раскалённого котла и всего объёма циркулирующего теплоносителя. Поэтому данный способ защиты следует использовать в комплексе с другими решениями.

Защита от внезапных отключений света

Если в вашем доме установлена отопительная система с принудительной циркуляцией теплоносителя, то критически важной становится стабильность электропитания. При отключении света насос остановится, жидкость в системе перестанет двигаться и отдавать тепло помещениям – а топливо, прогорающее в топке, будет продолжать вырабатывать его. А это приведёт и к перегреву теплообменника, и к росту давления в системе.

Избежать такой ситуации поможет инвертор с 1-2 аккумуляторами. Одна батарея ёмкостью 200Ач может поддерживать безостановочную работу 100-ваттного насоса в среднем в течение 25-30 часов. А инвертор будет преобразовывать 12-вольтовое напряжение аккумулятора в бытовые 220 вольт. В результате вы не только не допустите перегрева отопительной системы, но и сможете поддерживать тепло в доме в течение довольно длительного времени. Если же у вас установлен современный энергоэффективный насос, то от одного аккумулятора вы сможете обогревать дом до нескольких суток. Ещё один плюс внедрения такой системы – общая стабилизация электропитания дома благодаря подключению инвертора.

Что касается выбора аккумуляторов, то оптимальным вариантом станут обыкновенные автомобильные батареи. Они обладают большой ёмкостью, причём их не надо дополнительно адаптировать к использованию в тепловой системе. Менее популярный, но также допустимый вариант – аккумуляторы от компьютерных ИБП. Их минусы – это меньшая ёмкость и необходимость доработок под специфику отопительного оборудования.

Тепловой аккумулятор

Это, пожалуй, самый эффективный способ обезопасить работу твердотопливного котла. Аккумулятор представляет собой бак определённого объёма (примерно 40 л на 1 кВт мощности котла), способный выдерживать давление и выполняющий функцию буферного резервуара, за счёт которого существенно увеличивается объём теплоносителя в системе отопления – а это положительно сказывается на стабильности работы и общей защищённости. Ведь чем больше жидкости циркулирует в системе, тем сложнее её перегреть.

Использование бака-аккумулятора особенно рекомендовано для систем с принудительной циркуляцией. При аварийном отключении насоса теплоноситель перестаёт течь, риск закипания значительно повышается. Объёмный буфер же, установленный в непосредственной близости от теплогенератора и надёжно изолированный от него, обеспечит интенсивное естественное движение от котла до бака и обратно – в результате вероятность закипания снижается в разы.

Важна установка буферного бака и для продления работоспособности котла и вообще отопительной системы. Если в ней не предусмотрен такой аккумулятор, то батареи будут чаще перегреваться. Справиться с этим в случае с твердотопливным отопителем можно только уменьшением доступа кислорода в топку, из-за чего горение и выделение становится менее интенсивным. Вот только в таком «придушенном» режиме уголь и дрова будут сгорать не полноценно, дымоход будет быстрее засоряться сажей и дёгтем. Кроме того, такая смесь продуктов сгорания вполне способна воспламениться – а это уже опасность пожара. Бак-аккумулятор же поможет избежать чрезмерного накаливания радиаторов и сделает работу всей системы более стабильной без необходимости регулярно вмешиваться в настройки котла.

Ещё одна ценная функция теплового аккумулятора – повышение инертности системы отопления. Заполняющая его жидкость за счёт своего большого объёма накапливает большое количество тепла, которое постепенно отдаётся контуру и после полного прогорания топлива. В результате загружать новую порцию угля в котёл можно реже – а, следовательно, и выходить из дома в морозы можно реже.