Как подключить два котла в одну систему отопления

Machinepedia – промышленная интернет энциклопедия

Плюсы каскадной схемы котлов

Смысл этого метода состоит в том, что суммарная тепловая мощность распределяется между различными независимо функционирующими котлоагрегатами, в результате этого в работу подключаются те, которые способны обеспечить тепловую нагрузку в данный период функционирования теплосетей.

Каскад котлов разделяют на “ступени”, которые совместно вырабатывают общую тепловую мощность сети.

Каскадная либо последовательная схема включения газовых котлов обладает значительными преимуществами:

1. Большой резерв по мощности.
2. Высокая экономичность системы, работая с постоянной номинальной нагрузкой агрегат обеспечивает предельный КПД, в отличие от вариантов недогруженной мощности.
3. Высокая эксплуатационная готовность сети, при выходе из строя одного агрегата, его успешно можно заменить другим.
4. Повышение ресурса эксплуатации агрегатов – в переходные периоды осенне-зимнего периода, применяют только часть котлов, переведя остальные в холодный резерв.
5. Простой монтаж, из-за меньшего веса и габаритов единичных каскадных котлов.
6. Возможность применения универсальных комплектующих, например, таких, как гидравлические распределители и дымоходы;
7. Упрощение технического обслуживания и ремонта, которые возможно выполнять, никак не останавливая систему отопления.

Тем не менее, как и все системы теплоснабжения,  схема обвязки каскада котлов имеет свои недостатки:

1. Рост стоимости системы теплоснабжения, вызванных установкой нескольких агрегатов и дополнительного оборудования.
2. Необходимо большая площадь для установки.
3. Сложная схема подсоединение каскада агрегатов к дымоходу.

Возможность повышение мощности

Основная причина для размещения нескольких котлоагрегатов в каскад — повышение предельной мощности котельной при рабочей нагрузке одиночного котла, например, Вайлант.

К современным теплоснабжающим системам предъявлены высокие требования по вопросам энергоэффективности. Котел считается таковым если работает на номинальных нагрузках.

Котел выбирается по максимальной тепловой нагрузке для расчетных отопительных минусовых температур наружного воздуха, которые случаются не чаще 15-20% на протяжении отопительного сезона.

Таким образом, при традиционной схеме обогрева котел в среднем работает незагруженным на 30-40 % и предельно низким КПД. Напротив, в каскадной схеме расположения источников, каждый агрегат работает на полную мощность.

Общая теплопроизводительность регулируется за счет введение в работу нового агрегата.

При установке в каскаде равных по мощности котлоагрегатов, нижняя граница теплопроизводительности устанавливается делением суммарной на их число.

В наиболее выгодном варианте будут находиться котлы с широким диапазоном модуляции, поскольку в этом случае суммарная производительность будет устанавливаться по нижней границе мощности.

Так, например, при каскаде из 4-х котлов 25 кВт котлов с модуляцией 30-100%, нижняя граница мощности составит:

25х0.3= 7.5 кВт,

что составляет 10 % общей модуляции системы теплоснабжения и является энергоэффективным результатом, который не может обеспечить ни один газовый котел в традиционной схеме обвязки.

Подключение котлов каскадом   

Анализ работы котельного оборудования показывает, что в 80% времени теплогенераторы работают на мощности, не превышающей номинальной производительности в 50%. То есть тепловая мощность отбирается в течение отопительного сезона примерно на 30 – 35%. Это обусловлено изменением температуры окружающей среды, изменением режима горячего водопотребления и так далее.

Мощность котлов рассчитывается всегда по максимуму – это делается для покрытия суммарных тепловых потребностей. Каждый котел имеет минимальное значение тепловой мощности в своей работе, она составляет величину от 25 до 40% номинальной производительности.

Решением этой проблемы стало  каскадирование котлов . В каскад устанавливается несколько теплогенераторов – это позволяет качественно изменить управление мощностью, сделать его ступенчатым или плавным. Плавность регулировки дает возможность производства именно требуемого количества теплоты.

Это свойство каскада повышает гибкость системы. В случае установки одного мощного теплогенератора достичь подобной гибкости невозможно.

В каскады чаще всего объединяют газовые и электрические котлы. Причем для интегрирования автоматики котлы должны быть одной марки (производителя). Соединение котлов разных производителей возможно, но это требует применения дополнительных узлов, схем управления и автоматики.

Температурные графики различных потребителей

Наиболее часто встречаемой конфигурацией котельной является подключение трех потребителей:

Система радиаторного отопления — характеризуется температурным графиком с температурой теплоносителя в подающей линии от 45 до 85 градусов и сравнительно с теплым полом не большим расчётным расходом теплоносителя.

Система внутрипольного отопления — характеризуется температурным графиком с температурой теплоносителя в подающей линии от 30 до 55 градусов и большим расчётным расходом теплоносителя.

Бойлер ГВС косвенного нагрева —  Нагрев бойлера осуществляют до температуры 55-60 градусов, чтобы исключить риск размножения бактерий. Температура теплоносителя для обеспечения возможности нагрева должна быть на 15-20 градусов выше. Максимальная температура теплоносителя в газовых котлах ограничена в диапазоне 75-85 градусов. При нагреве бойлера котел включается на максимальную температуру теплоносителя.

Схема каскада котлов

Схема подключения каскадом является классическим образцом применения гидравлического разделителя. Котлы в первичном контуре присоединяются параллельно к прямому и обратному коллектору. Коллекторы, в свою очередь, подключаются к гидравлической стрелке.

На каждый котел на подачу устанавливается циркуляционный насос (если не имеется встроенного) и обратный клапан. Клапан препятствует протоку теплоносителя через неработающий котел и потерям тепла на его теплообменнике.

На обратном трубопроводе котла устанавливается сетчатый фильтр, защищающий котел от загрязнения. Каждый котел отсекается запорной арматурой с разборным соединением. Это позволяет снимать котел для ремонта и профилактики без остановки системы.

Коллекторная группа котлов оснащается группой безопасности – предохранительным сбросным клапаном, автоматическим воздухоотводчиком и термоманометром. Установка группы производится в обязательном порядке, даже при наличии встроенных групп безопасности котлов.

Обязательный элемент системы – расширительный бак (экспанзомат). Присоединение его может быть произведено как в контур котлов, так и в контур потребителей. Расчет его производится на общий объем теплоносителя в системе.

Удобство монтажа и эксплуатации

Несмотря на то, что в целом обвязка каскадом считается очень сложным процессом, который можно поручить только специализированным организациям, имеющим соответствующие разрешительные документы, сам процесс по обвязке каскадной схемы считается простым, поскольку легче укомплектовать в одну схему малогабаритное однотипное оборудование.

Применение типового оборудования упрощаем не только монтажные работы, но и эксплуатацию каскадной схемы. Установка каскада происходит в несколько стадий:

1. Предмонтажные работы в котельном помещении, установка креплений и вспомогательного котельного оборудования.
2. Устройство газовой разводки, дренажных трубопроводов и подпитки котла.
3. Установка гидромеханической стрелки и группы безопасности.
4. Подсоединение дымоотводной системы.
5. Пусконаладка и опрессовка теплоснабжающих систем.

Схема отопления с петлей Тихельмана плюсы и минусы

Двухтрубные системы отопления частного дома, как правило, это тупиковые системы, что приводит к тому, что в последнем радиаторе вследствие наибольшей удаленности напор и проток теплоносителя слабее, соответственно отопительный прибор греет хуже. Эта проблема решает путем увеличения количества секций радиаторов или добавлением регуляторов на каждый радиатор.

Второе решение, которое используется при монтаже двухтрубных систем отопления частного дома, является балансирование системы.

Схема Тихельмана достаточно проста. В классической двухтрубной схеме обратная тепломагистраль начинается от последнего радиатора и заканчивается котлом, а подача начинается от котла и заканчивается последним радиатором.

Особенности петли Тихельмана заключаются в том, что «обратка» начинается с первого радиатора, доходит до последнего и возвращается к котлу, а подача, как и в классической схеме, начинается с котла и заканчивается последним радиатором.

Получается, что первый радиатор от котла первый на подаче и последний на обратке, соответственно, последний радиатор последний на подаче, но первый на обратке.

Это своего рода прямоточная система, в которой теплоноситель в подающей и обратной тепломагистралях перемещается в одном направлении.

Данная схема позволяет обеспечивать равномерное сопротивление и проток в двухтрубных системах.

Преимущества и недостатки петли Альберта Тихельмана

Двухтрубные системы отопления частного дома, монтаж которых выполнен по схеме Тихельмана, обладают преимуществами прямоточных однотрубных систем («ленинградки»)и двухтрубных систем, а также рядом дополнительных превосходств.

Прежде всего, отметим сбалансированность системы и отсутствие необходимости установки различного регулировочного оборудования, которое стоит довольно дорого.

При этом проток теплоносителя по всей системе одинаков, а работа теплогенерирующего оборудования оптимальна и отличается высоким КПД.

К недостаткам схемы Тихельмана отнесем необходимость использования дополнительных труб и желательно большого диаметра, а это дополнительные расходы.

Причем не всегда архитектурные особенности частного дома позволяют произвести монтаж открытой системы отопления с тремя трубами. Например, установке системы отопления данного типа могут помешать дверные проемы, и ряд других архитектурны форм.

Поэтому организовать круговое движение промежуточного теплоносителя в двухтрубной системе отопления частного дома не всегда возможно.

Также отметим, что в большинстве случаев при монтаже возвратных отопительных систем реверсивного типа по схеме Тихельмана применяется горизонтальная разводка.

По остальным характеристикам и используемому отопительному оборудованию и теплогенераторам петля Тихельмана не отличается от двухтрубных аналогов.

Функционирование системы отопления с каскадом из двух котлов

Двумя котлами при последовательном подключении управляет  теплоконтроллер, на который приходит информация  с датчика температуры теплоносителя и выносного термостата. Теплоконтроллер сравнивает температуру теплоносителя в трубах и температуру в помещениях с номинальными установленными значениями, и, в зависимости от разности температурных значений, а так же пользовательских настроек, даёт команду на включение одного или обоих котлов.

Если система отопления только запускается, то работают два котла, один нагревает теплоноситель до установленного значения температуры, затем второй догревает воду до требуемого значения температуры в трубах. В таком режиме отопление работает до тех пор, пока температура в помещении не достигнет установленного значения, об этом подаст сигнал выносной термостат, установленный в жилой комнате коттеджа.

После того, как дом прогреется, теплоконтроллер переводит котлы в режим поддержания температуры, обеспечивающий рациональное использование обоих или одного из котлов.

Типовые схемы обвязки оборудования котельной

1. Схема без гидрострелки, котел с высоким гидравлическим сопротивлением

Параллельное подключение котлов плюсы и минусы

Основные котлы мы рассмотрели выше. Теперь рассмотрим подключение резервных котлов, которые должны быть в системе любого современного дома.

Если резервные котлы подключены параллельно, то у этого варианта есть свои плюсы и минусы.

Плюсы параллельного подключения резервных котлов следующие:

• Каждый котел можно независимо друг от друга подключать и отключать от .
• Можно заменять каждый теплогенератор на любое другое оборудование. Можно экспериментировать с настройками котлов.

Минусы параллельного подключения резервных котлов:

• Придется больше работать с обвязкой котлов, больше паять полипропиленовые трубы, больше варить стальные трубы.
• Как результат, больше уйдет материалов, труб и фитингов, и запорной арматуры.
• Котлы не смогут работать вместе, в единой системе, без использования дополнительного оборудования – гидрострелки.
• Даже после использования гидрострелки остается необходимость сложной настройки и согласования такой системы котлов по температуре подачи воды в систему, и .

Указанные плюсы и минусы параллельного подключения можно применять как к соединению основного и резервного теплогенератора, так и к соединению двух или более резервных теплогенераторов на любом виде топлива.

Дымоудаление каскада котлов

Дымоудаление системы зависит от типа газовых котлов и реализуется следующими методами:

1. Отдельные коаксиальные дымоходы;
2. Раздельные дымоходы турбированных котлов;
3. Групповое дымоудаление с обратными дымовыми клапанами;
4. Естественное дымоудаление – групповое или индивидуальное.

При групповом дымоудалении к общему дымоходу подключают не более 4 котлов. При коаксиальном коллективном дымоудалении каждый котел оборудуется обратным дымовым клапаном. Он препятствует проникновению дыма в помещение при простое теплогенератора.