Potrubí kotle na tuhá paliva

Kotle na tuhá paliva pro domácnost se používají k vytápění v soukromých a venkovských domech, chatách. Důvody pro instalaci tohoto typu zařízení mohou být různé: vzdálenost od plynovodu, neochota používat plyn nebo elektřinu k vytápění. A konečně, aby se ušetřily peníze při instalaci a provozu systému. Pokud si můžete potrubí kotle na tuhá paliva provést sami, pak je v případě plynového zařízení amatérská činnost přísně zakázána. Kromě toho většina uhelných dolů, těžebních a dřevozpracujících podniků poskytuje palivo svým zaměstnancům zdarma nebo za nejnižší cenu.

Existuje několik obecně uznávaných schémat pro potrubí kotle na tuhá paliva, ale každé z nich dodržuje jeden princip fungování:

• přirozená cirkulace chladicí kapaliny;
• nucený provoz systému pomocí oběhového čerpadla.

Slovo „potrubí“ sjednocuje celý seznam materiálů, zařízení, přístrojů a prvků, které tvoří kompletní topný systém. Jsou to:

• kotel, expanzní nádrž a topné radiátory;
• potrubí, vyhřívaný věšák na ručníky, podlahové vytápění;
• zařízení pro automatickou regulaci a monitorování;
• vodovodní armatury (uzavírací a regulační);
• kotel, tepelné akumulátory a další zařízení.

Jaké typy kotlů na tuhá paliva existují?

Hlavní výhodou takového zařízení je jeho nezávislost na síťových zdrojích energie: plynu a elektřině. Instalace plynového a elektrického kotle musí být koordinována s příslušnými orgány, protože jejich provoz přímo závisí na kapacitě hlavních sítí. V případě tepelných generátorů na tuhá paliva nejsou takové postupy nutné. Způsobují svému majiteli mnoho problémů, ale mohou zajistit zaručený a nepřetržitý přísun tepla do domu.

Existuje mnoho modifikací tepelných generátorů, které lze klasifikovat podle různých vlastností. Vzhled, povrchová úprava, konfigurace, výkon, rozměry – všechny tyto ukazatele se mohou velmi, velmi lišit a závisí na výrobci. Podle výchozích materiálů existuje ocel a litina. Mají stejný účel, ale výkonové charakteristiky, konstrukce a vlastní hmotnost se výrazně liší. U ocelových výrobků je tedy chladič umístěn uvnitř generátoru a litina je takovým zařízením vybavena na přívodním potrubí.

Ocelová zařízení se vyrábějí svařováním, takže svary jsou jejich slabinou. Litinová se montují ručně, přičemž sekce výměníku tepla jsou stahovány silnými čepy. Liší se i způsoby zajištění bezpečnosti při kontaktu osoby s nakládacím otvorem. Litinové výrobky mají dvířka s tepelně izolační vrstvou, zatímco ocelové mají speciální chladicí okruh. Pro čištění litiny nebylo vynalezeno nic nového, kromě pohrabáče. Ocelová verze používá mechanicky ovládané rotační rošty.

Kromě toho jsou generátory tepla:

• Jednookruhové a dvouokruhové. První zajišťují dům pouze vytápěním, druhé i ohřevem teplé vody.
• Konvenční a dlouhohořící. Klasická zařízení se snadno implementují a udržují. Významnými nevýhodami jsou: rychlé spalování paliva, nízká účinnost, ruční údržba.

Dlouhohořící generátory se zase dělí na dva typy: pyrolýzní a doutnácí. Pyrolýzní neboli plynové generátory se skládají ze dvou komor umístěných nad sebou a oddělených tryskou. Palivové dřevo se umisťuje do horní části topeniště. Během spalování se uvolňuje plyn, který pomáhá co nejefektivněji využívat palivo. Tyto kotle mají vysokou účinnost, její hodnota je asi 92 procent. Doutnácí typ je naznačen již samotným názvem. Jsou navrženy tak, aby uhlí nebo palivové dřevo v topeniště nehořelo, ale doutnalo, čímž je zajištěn dlouhodobý provoz. Maximálního účinku lze dosáhnout připojením dlouhohořícího kotle na tuhá paliva s tepelným akumulátorem. Toto schéma je popsáno níže.

Zvláštní instalační podmínky

Při provádění instalačních prací vlastníma rukama nelze ignorovat instalaci automatických zařízení, která regulují výkon a udržují optimální hodnoty teploty a tlaku. Překročení teplotního rozdílu v přívodním potrubí a na zpětném potrubí by nemělo být větší než 20 stupňů. Jinak se může na vnitřním povrchu tělesa kotle tvořit kondenzace, což je obzvláště nebezpečné pro ocelová zařízení.

Pro optimální využití hlavního zařízení a udržení nastavených hodnot teploty a tlaku je nutné instalovat nouzové připojovací obvody pro topný systém a instalovat ochranná zařízení.

Schéma potrubí s přirozenou cirkulací

Tato metoda uspořádání topného systému je nejjednodušší a používá se v malých budovách. Může být otevřeného nebo uzavřeného typu. Toto schéma vyžaduje minimální množství zařízení.

Na přívodním potrubí je namontována otevřená expanzní nádrž. V případě topného systému s přirozenou uzavřenou cirkulací se používá membránová uzavřená nádrž, která je instalována na zpětném potrubí. Uzavřený systém je navíc doprovázen instalací odvzdušňovacího a pojistného ventilu na výstupu z přívodního potrubí. Musí zde být také instalován tlakoměr pro sledování tlaku v síti. Jedná se o bezpečnostní opatření, která slouží k uvolnění a regulaci přetlaku.

Důležité! Přirozenou cirkulaci chladicí kapaliny v topném systému nelze zajistit pouze vytvořením tlaku v síti. Je nutné instalovat potrubí s určitým sklonem po celé jejich délce od výstupu z kotle až po jeho návrat.

Jednoduché schéma potrubí s nuceným oběhem

V tomto případě potrubní systém kotle na tuhá paliva umožňuje instalaci oběhového čerpadla. Nejlepším místem pro jeho instalaci je úsek vratného potrubí mezi kotlem a membránovou nádrží v uzavřeném systému. A jednoduše na vratném potrubí v otevřeném systému.

Čerpadlo pracuje automaticky a je řízeno teplotním čidlem. Přítomnost čerpadla osvobozuje instalatéry od starostí se sklony, ale zároveň propojuje kotel s elektřinou. Když je čerpadlo vypnuto a teplota uvnitř potrubí klesne, pohyb chladicí kapaliny topným systémem se zastaví.

Pokud je úkolem zajistit dům nejen vytápěním, ale i teplou vodou, nejjednodušším způsobem je zapojit do okruhu nepřímý topný kotel. Připojení výměníku tepla kotle se provádí paralelně s topnými tělesy na přívodním potrubí sítě. Před vstupem do cívky je instalován kohoutek nebo automat, který v případě potřeby odpojí přívod teplé vody od systému.

Způsoby zapojení kotle s přídavným zařízením

Pro optimalizaci provozu topných systémů se používají následující metody:

• Potrubní zapojení kotle na tuhá paliva s tepelným akumulátorem může být provedeno s přirozenou a nucenou cirkulací kapaliny nesoucí teplo. Vznikají dva okruhy cirkulace teplonosné látky: zdrojem tepla je tepelný akumulátor a akumulační nádrž je přijímací systém. Zařízení je jakýmsi „termoskem“, uvnitř kterého se teplo produkované zdrojem akumuluje a odtud se přenáší do topných zařízení. Myšlenka spočívá v tom, že pokud se zdroj tepla zastaví, horký teplonosný materiál ještě nějakou dobu vytápí prostory. Doba provozu systému s vypnutým kotlem závisí na objemu vnitřní kapacity tepelného akumulátoru. Potrubní zapojení kotlů na tuhá paliva s vyrovnávací nádrží pomáhá šetřit palivové dřevo nebo uhlí a slouží jako ochrana před přehřátím.
• Použití rozdělovačů vyrobených z trubkových úseků o průměru přesahujícím rozměry hlavního potrubí. Rozdělovač nebo hřeben má jeden vstup a několik výstupů na přívodním potrubí, stejně jako několik vstupů a jeden výstup na zpětném potrubí. V této verzi nejsou topná zařízení zapojena postupně, jedno po druhém, ale každé má nezávislé připojení k síti. Je možné uzavřít přívod tepla do každého radiátoru samostatně. Chladicí kapalina vstupuje do baterií se stejnou teplotou a tlakem.
• Varianta s tzv. hydraulickým vývodem, u kterého je do potrubí zasunuta svisle umístěná trubka. Jeden její konec je připojen k přívodnímu potrubí, druhý k vratnému. Topná zařízení lze k hydraulickému vývodu připojit v libovolném výškovém bodě.

Ochranná opatření

Tam, kde je vysoká teplota a tlak, existuje vždy riziko nouzových situací. Aby se zabránilo poruchám v provozu topného zařízení, instalují se pojistné ventily, přídavný okruh a nouzový výměník tepla. Pojistný ventil se aktivuje v případě nadměrného tlaku v síti a přebytečná chladicí kapalina se vypouští do kanalizace.

Havarijní výměník tepla chrání okruh a samotný zdroj tepla před přehřátím. Během poruchy nuceného oběhu přebírá zátěž další okruh s přirozeným pohybem chladiva. Kromě toho je na vratném potrubí instalován obtok s termostatickým směšovačem, aby se udržela nastavená teplota na vstupu do kotle.

Instalace komínů a výběr místa pro zařízení

Správná instalace komína je nejdůležitější podmínkou pro stabilní provoz kotlového zařízení a topného systému. Komín může být umístěn uvnitř domu nebo vně něj. Materiály určené pro jeho výrobu musí mít vysokou odolnost vůči vysokým teplotám a korozi. Jeho rozměry ve výšce a průměru se vyrábějí v souladu s požadavky příslušných částí stavebních předpisů a předpisů. Instalace komína je jasně viditelná na schématu.

Správný výběr místa pro instalaci kotle na tuhá paliva je velmi důležitý. Pokud není možné vyrobit nehořlavou podlahovou krytinu, měl by být pod samotným kotlem a kolem něj vyroben speciální tepelně izolační stojan. Nejvhodnější je umístit jej do speciálně určené místnosti.

Moderní topné generátory jsou schopny plně zásobovat dům teplem a teplou vodou a vytvářet tak co nejpohodlnější životní podmínky. Jedná se o zcela nezávislé zdroje tepelné energie. Hlavním úkolem efektivního využití takových systémů je včasné vytvoření rezervy tuhého paliva.

Před zvážením schémat zapojení je nutné vědět, jaké jsou vlastnosti kotlů na tuhá paliva ve srovnání s jinými typy, a to zohlednit při určování schématu zapojení zdroje tepla k systému ohřevu vody v budově.

Hlavním rysem je důsledek spalování tuhého paliva, a to:

• zvýšená setrvačnost
• tvorba kondenzace v topeniště.

Poznámka: Kotle na pelety nemají topnou setrvačnost. Po zastavení přívodu dřevěných pelet do hořáku plamen téměř okamžitě zhasne.

Fenomén setrvačnosti. Je nebezpečný kvůli možnému přehřátí vodního pláště, v důsledku čehož chladicí kapalina uvnitř vře. Vzniklá pára vytváří zvýšený tlak, který může protrhnout přívodní potrubí a dokonce i těleso jednotky. Taková situace je možná, pokud je potrubí kotle provedeno nesprávně. Koneckonců, normální provozní režim kotlů na tuhá paliva je maximální: termostat reaguje na teplotu chladicí kapaliny 85 °C, poté uzavře klapku přívodu vzduchu a spalování v topeniště pokračuje. Voda se ohřeje o dalších 3-5 stupňů a ohřev se zastaví.

Aby se zabránilo nadměrnému tlaku, potrubí obsahuje takový prvek, jako je bezpečnostní skupina:

• směšovací jednotka s trojcestným ventilem a termohlavicí
• senzor teploty
• nepřímotopné kotle
• tepelné akumulátory.

Kondenzace. Vzniká na vnitřní straně topeniště, když nedostatečně ohřátá voda prochází vodním pláštěm. Kondenzace je agresivní prostředí, které koroduje stěny spalovací komory: vlivem tepla kondenzát nabývá stavu lepkavé látky, kterou není tak snadné odstranit. Působí jako tepelný izolant a výrazně snižuje účinnost kotle. Problém lze vyřešit instalací směšovací jednotky do potrubního schématu.

Litinový výměník tepla nepodléhá korozi, ale může zde nastat další problém – litina se ničí teplotním šokem. Když je kotel odpojen od elektrické sítě, cirkulace se zastaví, voda v radiátorech se ochladí a ve výměníku se ohřeje (v důsledku setrvačnosti). Když se objeví elektřina, čerpadlo se zapne a nasměruje ochlazenou vodu do vyhřátého kotle. Prudký pokles teploty způsobuje teplotní šok, litinové profily praskají a voda vytéká na podlahu. Oprava kotle je v tomto případě poměrně obtížná.

Při správné instalaci je pravděpodobnost takových následků snížena na minimum. Zvažme některá schémata pro připojení kotlů na tuhá paliva.

Kanonické schéma

Schéma obsahuje dva důležité prvky – směšovací jednotku a bezpečnostní skupinu. Existuje mnoho výkresů schémat vytápění – s nepřímým topným kotlem, tepelným akumulátorem, hydraulickou šipkou, kde tyto jednotky nejsou zobrazeny, ale musí být přítomny v reálném schématu.

Bezpečnostní skupina na výstupu z odbočného potrubí teplonosné látky zajišťuje automatické uvolnění tlaku v síti, který dosáhl určité hodnoty (obvykle 3 bary). Tuto funkci plní pojistný ventil. Skupina je také vybavena manometrem pro regulaci tlaku a odvzdušňovacím ventilem pro vypouštění vzduchu nahromaděného v radiátorech.

Jak systém funguje

Počínaje zapálením kotle pracuje směšovací jednotka, která chrání jednotku před teplotními změnami a kondenzací, následovně:

1. Palivové dřevo je v počáteční fázi zapálení. Oběhové čerpadlo pracuje. Vzduchový ventil je uzavřen. Chladicí kapalina prochází obtokem v malém kruhu.
2. Teplota vody ve zpětném potrubí stoupne na 50 °C. Dálkový senzor vyšle povel do termohlavice, která začne tlačit na vřeteno trojcestného ventilu a do jednotky se pomalu přivádí studená voda, která se mísí s vodou již ohřátou v obtoku.
3. Jak se radiátory zahřívají, celková teplota systému se zvyšuje a obtok se zcela uzavře, což umožňuje ohřáté vodě procházet tepelným výměníkem kotle.

Toto schéma zapojení kotle na tuhá paliva je nejspolehlivější a nejjednodušší. Můžete si ho nainstalovat svépomocí. Dále uvedeme několik doporučení týkajících se zapojení kotle polymerovými nebo polypropylenovými trubkami:

• Jakýkoli polymer má nízkou tepelnou vodivost. Z tohoto důvodu horní senzory nesprávně zobrazují teplotu a trojcestný ventil se zpoždění aktivuje. Pro zajištění správné funkce těchto prvků musí být část mezi generátorem tepla a čerpadlem vyrobena z kovu.
• Je praktičtější vyrobit potrubí mezi kotlem a bezpečnostní skupinou z kovu a poté můžete položit polymer.

Poznámka. Oběhové čerpadlo musí být instalováno na zpětném potrubí před kotlem. Pokud je instalováno na přívodním potrubí, pak při výskytu páry nebude chladicí kapalina čerpána (vodní čerpadla nečerpají plyny). V tomto případě je možné přehřátí kotle k výbuchu.

Schéma zapojení s vyrovnávací nádrží

Aby kotel na tuhá paliva fungoval efektivně s účinností deklarovanou výrobcem, musí pracovat v maximálním režimu. Když je vzduchová klapka uzavřena, aby se zpomalilo spalování, do topeniště se nedostává dostatek kyslíku. V tomto případě se výrazně snižuje účinnost spalování dřeva nebo uhlí a zvyšují se emise oxidu uhelnatého. Aby se tomu zabránilo, používá se vyrovnávací nádrž.

Pro informaci: V zemích EU je právě kvůli emisím CO2 zakázáno používat kotle na tuhá paliva bez vyrovnávacích nádrží.

Další aspekt. Maximální teplota chladicí kapaliny je 85 °C a jedno naložení palivového dřeva vydrží asi 4 hodiny. Mnoho majitelů soukromých domů s tím není spokojeno. Problém se řeší začleněním vyrovnávací nádrže do potrubního systému, která bude sloužit jako akumulační nádrž.

Pro regulaci teploty vody v radiátorech je na druhé straně nádrže instalován také třícestný ventil a další čerpadlo. Nyní nebude nutné přikládat palivové dřevo každé 4 hodiny: po vychladnutí topeniště bude dům vytápěn z vyrovnávací nádrže. Po jak dlouho? To bude záviset na jejím objemu a stupni vytápění. Pro vytápění plochy 200 m² musí mít nádrž objem alespoň 1 m³.

Všechny prvky schématu musí být na svém místě. Jednotka musí stát na pevném podkladu. K tomu je uspořádán 5centimetrový potěr se zásypem. Expanzní nádrž musí být umístěna pouze na horní části systému: nejvhodnější je ji instalovat v horních patrech domu nebo na půdě.

Dobrým řešením by bylo vybavit komín nerezovým ventilem a sběračem kondenzátu ve spodní části. Pro snadné čištění sazí po celé délce je lepší vyrobit nadměrně velké poklopy.

Instalace kotle a výběr schématu zapojení není snadný úkol, proto je lepší se poradit s odborníkem.