Как защитить котел от перегрева


Современные системы отопление в большинстве случаев энергозависимые. В них установлен циркуляционный насос, или даже несколько насосов. Циркуляционный насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе отопления и котле. Если циркуляция прекратится, то твердотопливный котел закипит.

Управление твердотопливным котлом

Во многих твердотопливных котлах встроены механизмы управления воздушными заслонками, которые перекрывают подачу воздуха в топочную камеру при повышении температуры.

Если прекратится циркуляция, что происходит при отключении электроэнергии или поломке циркуляционного насоса, твердотопливный котел закипит. Дрова или уголь не могут потухнуть мгновенно, поэтому котел не просто закипит, а будет кипеть продолжительное время, от 10 минут до нескольких часов.

Вероятнее всего, что этот котел выйдет из строя. Его может разорвать давлением пара. Поэтому если у вас твердотопливный котел, следует позаботиться о его защите от перегрева.

Популярные варианты защиты котлов от перегрева

Самый простой и надежный вариант защиты твердотопливного котла от закипания – источник бесперебойной подачи электроэнергии. Обычно это инвертер и электрический аккумулятор.


Инве́ртор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.Википедия

Электри́ческий аккумуля́тор — химический источник тока, источник ЭДС (идеа́льный источник напряже́ния) многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии.Википедия

Как работает источник бесперебойной подачи электроэнергии

Циркуляционный насос и вентилятор котла подключаются через инвертер к электросети. При отключении электроэнергии в сети инвертер начинает брать электроэнергию с аккумулятора, преобразуя ее с 12 V в 220 V. При появлении электроэнергии в сети инвертер переключается и начинает заряжать аккумулятор.

Стоимость источника бесперебойного питания

Стоимость ИБП зависит от мощности инвертера и емкости аккумуляторов. Нам нужно обеспечить циркуляцию, поэтому смотрим характеристики циркуляционного насоса, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя в котле.


Инвертер и аккумулятор
Инвертер и аккумулятор

В нашем случае это насос 25/40. Его мощность, если он работает на 1 скорости 36 Вт. Вентилятор к ИБП мы подключать не будем, т.к. мы топим дровами, а при топке дровами вентилятор не нужен.

Используете вентилятор котла или циркуляционный насос работает у вас на других скоростях? Формула подбора аккумулятора ниже.

Расчет необходимой емкости аккумуляторной батареи

Для определения необходимой емкости аккумулятора можно воспользоваться простой формулой:

E = P*T/K/U/Kкпд,

Е – Емкость аккумуляторной батареи, А*ч

K – Коэффициент глубины разряда аккумулятора (рекомендуем 0,7)

U – Напряжение аккумуляторной батареи, В

P – Мощность подключенных электроприборов, Вт

T – Необходимое время бесперебойной работы, ч

Kкпд -KПД источника бесперебойного питания (принимается 0,8)


Пример: Потребляемая мощность 36 Вт, напряжение аккумуляторной батареи 12 В, требуемое время резерва 8 часов.

E = 36*8/0.7/12/0.8 = 42,85 А*ч

Аккумулятор емкостью 45 А*ч, стоит около 8 000 рублей. Инвертер мощностью 400-500 Вт будет стоить около 7 000 рублей. Цены даю на момент написания статьи – февраль 2018 года.

Система охлаждения твердотопливного котла

Защиту от закипания твердотопливного котла можно организовать с помощью буферной емкости, которая связана с котлом самотечной системой.

Обвязка твердотопливного котла STROPUVA с буферной емкостью

На мой взгляд, это самый лучший вариант защиты котла. Но не всегда есть возможность установить буферную емкость. В этих случаях можно установить радиатор отопления, который соединен с котлом самотечной системой.

Как это работает?

Это обычный радиатор отопления, который подключают непосредственно к обвязке котла, так, чтобы он нагревался самотеком. Считается, что такой радиатор защищает котел от закипания при отключении циркуляционного насоса.

Защита твердотопливного котла от перегрева с помощью радиатора?

В качестве радиатора охлаждения здесь использован обычный панельный радиатор 22 типа размером 500х600 мм.
Я решил провести тест: проверить, за сколько времени закипит котел, если отключить циркуляционный насос. У нас котел Стропува, и горит он около суток.


Поэтому наш тест пройдет в два этапа:

• День 1. Растапливаем котел, ждем, когда он наберет температуру 60 градусов и отключаем циркуляционный насос. Засекаем время, за которое теплоноситель в котле нагреется до 100 градусов.

• День 2. Из схемы обвязки убираем радиатор, растапливаем котел и отключаем циркуляционный насос. Засекаем время, за которое теплоноситель в котле нагреется до 100 градусов.

О системе отопления в этом доме

В этом доме нет котельной. Заказчик решил разместить котел на кухне. Я несколько раз пытался его отговорить, но, как говорится, «хозяин — барин». Думаю, через некоторое время он передумает.

Заказчик выбрал дровяную версию котла Stropuva, мощностью 15 кВт. За котлом размещается радиатор охлаждения и обвязка котла, выполненная из меди.

В обвязке установлен трехходовый термостатический клапан, защищающий обратку котла от охлаждения. Обвязка котла состоит из трех контуров. Первый контур обслуживает радиаторы. Здесь реализована коллекторная разводка трубопроводов для радиаторов. Коллекторная группа размещена за стеной, в помещении ванной.


Коллектор теплого пола
Коллектор теплого пола

Второй контур — теплые полы. Насосно-смесительный узел размещен за котлом, ниже радиатора охлаждения. Коллекторная группа теплых полов также размещена в помещении ванной. Третий контур — загрузка бойлера косвенного нагрева.

Защита котла от закипания

Он еще не установлен. Но для него в обвязке котла есть специальные краны. В помещении ванной мы разместили коллекторные группы. В дальнейшем, отделочники закроют их коробом из гипсокартона. Теплые полы мы не увидим, так как они уже закрыты стяжкой пола. Теплые полы укрывают помещения кухни, ванной, коридор и прихожую. Радиаторы установлены в спальных комнатах и гостиной.

День 1. Испытание котла с радиатором

Котел нагрелся до 60 градусов, я отключил циркуляционный насос и стал ждать, когда температура в котле поднимется до 100 градусов. За полчаса температура на котле поднялась до 95 градусов и остановилась.
Прошло 3 часа с момента отключения насоса, и температура на котле не поднялась выше 95 градусов. Дольше ждать, особого смысла нет, включаю циркуляционный насос в стандартный режим. Завтра, когда прогорит котел, я отключу радиатор охлаждения. После этого мы повторим наш эксперимент, и узнаем сколько понадобится времени, чтобы котел нагрелся с 60 до 100 градусов, но уже без радиатора охлаждения.


День 2. Испытание котла без радиатора

Котел нагрелся до 60 градусов, отключаю циркуляционный насос и жду, когда температура в котле поднимется до 100 градусов. Без радиатора температура в котле поднялась до 100 градусов чуть больше, чем за 30 минут.

Выводы

Твердотопливный котел без циркуляции теплоносителя закипает за полчаса. Если у вас не самотечная (гравитационная) система отопления, защищайте свой котел от перегрева. Из перечисленных мной в вариантов защиты котла от закипания мне больше всего нравится вариант с буферной емкостью. На второе место я бы поставил вариант с ИПБ. И в крайнем случае, я бы ставил радиатор. Пользоваться радиаторами охлаждения или нет — решать вам.

3. Использование источников бесперебойного питания (ИПБ)

ИПБ представляет собой устройство (инвертор) который превращает 12/24 вольта от аккумулятора (АКБ) в 220 вольт для потребителя, например автоматики твердотопливного котла и/или циркуляционного насоса.

ИПБ может обеспечить автономное время работы твердотопливного котла длительного горения даже более 24 часов в зависимости от электрической нагрузки. Данных результатов можно добиться используя АКБ большой емкости, например АКБ на 100 а/час позволит Вам получить 800 Ватт*час электрической энергии.


сплуатация ИБП для котла длительного горения не требует постоянного внимания и проведения регулярных регламентных работ. Современные ИПБ устроены таким образом, что зарядка аккумуляторов, переключение ИПБ между сетью и аккумуляторами происходит автоматически, срок службы аккумуляторов для ИБП достигает 15 лет. Соответственно при отключении электрической энергии работа твердотопливного котла продолжается без изменений. Как показывает практика, данное решение является самым надежным на сегодняшний день.

Нужен ли бесперебойник для твердотопливного котла

Все зависит от того, насколько ТТ котел является энергозависимым. Системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя и простейшей конструкцией водогрейного оборудования, обычно работают без электричества и не нуждаются в бесперебойнике. Но для других моделей подключение к электросети через ИБП является необходимостью.

  • Для котла на пеллетах – оборудование снабжено чувствительной автоматикой, контролирующей скорость подачи пеллет на горелку. Внутри большинства моделей установлен циркуляционный насос, а также система самостоятельной очистки горелочного устройства и дымохода от сажи. Отключение пеллетного котла от электричества приводит к остановке процесса отопления.пеллетный котел

  • Для дровяного котла – энергонезависимые модели не нуждаются в подключении ИБП. Исключение составляют ситуации, когда уже после установки котла принимается решение о дополнительном монтаже циркуляционного насоса.
    Современные модели имеют встроенный водяной контур, насосное оборудование, систему, предотвращающую перегрев теплоносителя, а также автоматику, управляющую забором воздуха и системой дымоотведения. Чем больше электрических модулей установлено в котле на дровах, тем насущнее потребность в ИБП.дровяной котел
  • Для пиролизного котла – принцип работы пиролиза связан с необходимостью создания оптимальных условий для выработки газа. Большинство из пиролизных котлов используют автоматику, позволяющую увеличить время автономной работы от одной закладки дров до нескольких суток. Нагнетание воздуха и работа системы дымоотведения перестает работать после отключения электричества, поэтому котел пиролизного типа нуждается в альтернативном источнике электроэнергии.пиролизный котел
  • Для угольного котла – современные модели снабжены автоматической подачей топлива в камеру сгорания, присутствует сложная система безопасности.угольный котел

Обеспечить длительную бесперебойную работу твёрдотопливного котла при отключении электричества возможно только с помощью ИБП. Подключение автомобильных аккумуляторов или генератора может привести к выходу из строя регулирующей автоматики.

Защита твердотопливного котла бесперебойным питанием с чистой синусоидой. На первый взгляд, подобрать источник бесперебойного питания ИБП для твёрдотопливного котла отопления достаточно просто. Но стоит учесть, что большинство производителей не изготавливают станции, конкретно для котельного оборудования. Обычный бесперебойник хорошо защищающий компьютер, оргтехнику и другие бытовые приборы не подойдет для подключения к котлу.

Практика показывает, что единственные приборы, способные предоставить гарантируемую защиту и предотвратить выход из строя автоматики и электроники котельного оборудования, это ИБП с чистой синусоидой на выходе. В технической документации прямо указано, насколько выбранный блок соответствует данному параметру.

Каких видов бывают ИБП для котлов на твердом топливе

Источники бесперебойного питания бывают трех видов. Как уже отмечалось, для автономной работы и обеспечения безопасности электроники отопительного оборудования, не подойдут любые станции UPS. При подборе бесперебойника следует учитывать технические параметры:


  • Бюджетный ИБП – простейшая Off-line модель, имеющая привлекательную стоимость, но не обеспечивающая безопасность автоматики котла. Принцип работы устройства достаточно простой. При достижении критических отметок в напряжении, срабатывает переключатель и переводит электронику котельного оборудования на работу от аккумуляторов.
  • Линейно интерактивный ИБП с аккумулятором для котла на твёрдом топливе. Эти модели не намного дороже, чем предыдущие, но имеют лучшие характеристики, что позволяет их использовать для защиты отопительного оборудования. Блок UPS питания идет в комплекте со встроенным стабилизатором напряжения, что и является главным преимуществом модели.
  • ИБП on-line – наиболее приемлемый вариант. Единственным недостатком модуля является высокая стоимость. Технические и производственные характеристики обеспечивают максимальную защиту оборудования от скачков напряжения, а также поддерживают работу котла в автономном режиме до нескольких суток.
    Работа твердотопливного котла от бесперебойника с двойным преобразованием происходит следующим образом. В корпусе находится инвертор, преобразующий переменный ток в постоянный. После преобразования осуществляется еще одна трансформация и на выход подается переменное напряжение со стабильной частотой, запитывающее автоматику котла. Существует возможность установить параметры, оптимальные для работы котельного оборудования.

ИБП CyberPower с внешними подключенными аккумуляторами

Защита от низкотемпературной коррозии

Она является серьёзной проблемой для любой модели отопительного оборудования, работающего на угле или дровах. Может в течение нескольких лет «разъесть» стальной или чугунный теплообменник, образовав в нём ржавчину и течи.

Причиной её возникновения является конденсация на внутренних поверхностях котла пара, содержащегося в продуктах сгорания. В результате взаимодействия с токсичными компонентами, содержащимися в отходящих дымовых газах, образуется кислотная среда, губительно воздействующая на металлы.

Единственное решение данной проблемы – поддержание достаточно высокой температуры обратной линии системы отопления. За счёт этого в поверхности теплообменника будут всегда слишком тёплыми для того, чтобы на них образовывался конденсат.

ТОП 5 способов защиты твердотопливного котла от перегрева и коррозии

Достичь такого эффекта можно двумя способами:

  • установка четырёхходового клапана. Он врезается на пересечении подающей и обратной линий системы, обеспечивая по мере необходимости подмес горячей воды в остывшую. Такая схема позволяет полностью автоматизировать работу системы, однако нуждается в подключении электропривода. Команды на регулировку температуры он получает от контроллера. Оснащение всеми этими устройствами иногда обходится неоправданно дорого
  • установка трёхходового смесителя. Будет стоить дешевле, так как этот клапан управляется посредством термостатической головки, которая не подключается к электричеству. Наполненная специальной чувствительной к перепадам температур жидкостью, она регулирует работу вентиля. За счёт этого в обратную линию добавляется необходимый объём теплоносителя из подающей, что позволяет поддерживать для котла комфортный режим функционирования

Использованные источники

  1. vk.com/@ge0termica-zaschita-tverdotoplivnogo-kotla-ot-zakipaniya
  2. pikabu.ru/story/kak_zashchitit_tverdotoplivnyiy_kotel_dlitelnogo_goreniya_ot_zakipaniya_4207783
  3. avtonomnoeteplo.ru/armatura/165-stabilizator-napryazheniya-dlya-kotla-otopleniya.html
  4. zen.yandex.ru/media/zbbr/top-5-sposobov-zascity-tverdotoplivnogo-kotla-ot-peregreva-i-korrozii-5d9b4e7d23bf480239557dee

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.