Эффективные схемы теплоснабжения дома: двухконтурные системы

Опубликовано 24 февраля 2015 в 14:46

Одной из важных задач при проектировании домов является создание эффективной схемы теплоснабжения, которая бы позволила не только обогревать помещения, но и обеспечивать возможность использования горячей воды для бытовых и хозяйственных нужд. Наиболее подходящей для этих целей и к тому же популярной среди владельцев частной недвижимости является двухконтурная система отопления.

Особенности и существующие варианты двухконтурного отопления

Отличительной особенностью такой схемы отопления является создание отдельных контуров для отопления и горячего водоснабжения, подключаемых к одному источнику тепла. Для этих целей могут применяться двух- или одноконтурные котлы.

При использовании одноконтурных котлов при организации двухконтурных систем для обеспечения горячей водой необходимо дополнительное подключение водонагревателя (бойлера). Многие производители предлагают готовые комплекты такого оборудования.

Основным фактором, определяющим возможность применения того или иного типа котла, является планируемый объем потребления горячей воды. Если этот показатель достаточно высокий, использование двухконтурных моделей не рекомендуется. Это объясняется особенностями функционирования таких агрегатов, о которых будет сказано ниже.

Двухконтурное отопление, как и многие схемы теплоснабжения, может проектироваться по следующим вариантам:

• одно-, двухтрубное, коллекторное;
• с горизонтальными, вертикальными стояками или их комбинацией;
• с нижней и верхней разводкой;
• с естественной и принудительной циркуляцией воды;
• с магистральным (попутным) и тупиковым (встречным) движением теплоносителя.

Типы и принцип работы двухконтурных котлов

Существующие на сегодняшний день типы двухконтурных котлов можно разделить по нескольким классификационным признакам.

По конструктивному исполнению:

• настенные;
• напольные.

По виду и количеству теплообменников:

• котлы с битермическим теплообменником – последний конструктивно выполняется по принципу «труба в трубе», в котором по наружному контуру движется теплоноситель для отопления, по внутреннему – для ГВС;

• котлы с двумя отдельными теплообменниками – первичный, нагревающий теплоноситель для отопления, изготавливается, как правило, из медных труб и тонких пластин; вторичный (пластинчатый) предназначен для нагрева воды для ГВС за счет энергии теплоносителя отопительного контура.
  

  Рисунок 4 – Первичные теплообменники для двухконтурных котлов

По типу используемой энергии:

• электрические;
• газовые.

В свою очередь существует несколько модификаций газовых моделей.

По виду камеры сгорания топлива:

• с открытой камерой – для функционирования таких моделей забор воздуха осуществляется из того помещения, где они установлены, а отвод дымовых газов – через вертикальный дымоход; такие котлы имеют невысокую стоимость, но для обеспечения безопасности их желательно размещать в отдельном хорошо проветриваемом помещении;
• с закрытой камерой – подача воздуха в котел осуществляется через воздухозаборник, отвод продуктов сгорания производится принудительно (электровентилятором) по коаксиальному дымоходу (как правило, эта конструкция выполняется по принципу «труба в трубе», где подсос воздуха происходит по внешнему контуру, а вывод продуктов сгорания – по внутренней трубе); такие модели можно размещать в любом месте; они имеют более высокий КПД; дымоход можно располагать любым способом. Однако такие котлы более дорогие, а для их надежной работы требуется подключение к электрической сети.

По способу отвода продуктов сгорания:

• конвекционные – в них образующийся при сгорании топлива водяной пар выводится наружу вместе с дымовыми газами; такие котлы имеют невысокую стоимость, а отвод продуктов сгорания может осуществляться благодаря естественной тяге;

• конденсационные – отводимые газы, содержащие водяной пар, предварительно проходят через теплообменник, где происходит конденсация пара и выделение теплоты; такие модели имеют более высокий КПД, однако для возможности использования скрытой теплоты водяного пара температура теплообменника, а, следовательно, поступающего в него отработанного теплоносителя, должна быть невысокой (это может быть обеспечено применением более габаритных и дорогих отопительных приборов или однотрубной схемы).

Принцип работы двухконтурного котла с двумя теплообменниками

Как было сказано выше, конструкция такого котла имеет два отдельных контура: для отопления и горячего водоснабжения. Если оборудование работает на отопление, тепло, образующееся при сгорании топлива, передается первичному теплообменнику. При этом подача нагретого теплоносителя во вторичный теплообменник не осуществляется, для чего используется трехходовой клапан.

Нагретый теплоноситель движется по замкнутому контуру AD (с помощью насоса), проходя через все установленные радиаторы, и возвращается обратно в котел для подогрева.

При открытии любого крана в системе горячего водоснабжения клапан перекрывает подачу теплоносителя в отопительный контур, в результате чего происходит нагрев воды во вторичном теплообменнике. Соответственно, при закрытии крана происходит обратное подключение.

 

 

Характеристики контуров

Отопительный контур

Отопительный контур выполняется замкнутым, и в нем постоянно движется определенный объем теплоносителя. Как известно, в воде содержится некоторое количество солей кальция и магния, которые при нагревании постепенно выпадают в осадок, образуя на стенках котла, трубопроводов и радиаторов отложения. Но т.к. в этом контуре не осуществляется регулярная подпитка, вода имеет постоянный химический состав, что благоприятно сказывается на работе и долговечности всех элементов отопительной системы.

Контур ГВС

В отличие от контура отопления система ГВС постоянно подпитывается водой по мере ее потребления. В результате этого, вторичный теплообменник быстрее исчерпывает свой ресурс и требует ремонта или замены.

Для продления срока службы оборудования в системе горячего водоснабжения рекомендуется установка очистительных фильтров (один из них обязательно монтируется на подаче холодной воды в котел).

Для обеспечения независимой работы схем в двухконтурное отопление устанавливают бойлер, вода в котором нагревается за счет тепловой энергии котла. В этом случае при открывании крана отопительный контур не перекрывается, т.к. горячая вода будет расходоваться из бойлера. И только в случае нехватки, ее подогрев будет осуществляться по стандартной схеме, описанной выше.

Обязательные меры при проектировании и создании двухконтурного отопления

Для обеспечения надежной работы оборудования особое внимание следует уделить выбору и монтажу системы безопасности, включающей контрольно-измерительное и запорно-регулирующее оборудование и, возможно, независимый источник бесперебойного питания.

В процессе эксплуатации любой системы отопления возможны следующие ситуации:

• отключение воды или снижение ее напора – это событие не будет оказывать влияние на работу котла и отопительного контура. Но для использования ГВС объема воды будет не хватать, в результате чего возможен перегрев или даже выход из строя оборудования. Для предотвращения этого в системе должны быть установлены регуляторы, уменьшающие или останавливающие подачу топлива;
• отсутствие электричества – при недоступности или неработоспособности источника бесперебойного питания прекращается работа циркуляционного насоса, в результате чего происходит перегрев воды и нагревательных элементов. Чтобы исключить поломку оборудования или более опасных ситуаций, необходимо предусмотреть возможность автоматического отключения подачи воды и топлива.

В ряде случаев в качестве временных мер двухконтурное отопление предусматривает наличие отдельного гравитационного контура, который начинает функционировать после отключения насосов. Подобным образом обеспечивается бесперебойная работа системы.