Система обвязки котла отопления – это совокупность всех вспомогательных приборов и труб, которые соединены по определенной схеме и представляют собой единый контур. Все то, что будет располагаться между отопительными приборами и котлом называется обвязкой.
 Главную роль во всех отопительных системах играет котел. Он нагревает циркулирующий по трубным магистралям теплоноситель. Однако по-настоящему качественным, безопасным и производительным обогрев будет лишь в тогда, когда продумана правильная обвязка котла отопления.

Основным предназначением процесса обвязки является:

• сохранность оборудования от возникновения перегрева в процессе работы;
• обеспечение надежной и упрощенной работы отопительного котла;
• эффективное использование системы отопления.

Обвязка котла предусматривает соблюдение норм по регулировке температуры на «входе-выходе», которая не должна сильно колебаться

Разновидности схем
Конструкция может отличаться в зависимости от типа агрегата и способа организации потока. Отопительные схемы монтируют закрытые и открытые. Циркуляция энергоносителя бывает принудительной или гравитационной. При открытом способе ставится расширительный бак без верхней крышки. Он совмещает несколько функций:

• позволяет компенсировать испарившуюся воду доливанием;
• регулирует объем энергоносителя при перегреве, вмещая излишки;
• выводит воздушные пробки, если прибор установлен с равномерным уклоном от резервуара к теплообменнику агрегата.

При закрытом способе сообщение с атмосферой отсутствует, и контур работает под давлением. Проблема конструкции в том, что при перегреве напор увеличивается, поэтому могут разорваться трубы или приборы. Важным элементом системы является мембранный расширительный резервуар, защищающий контур от гидравлического удара. Его изготавливают из прочного металла, чтобы выдержать давление.
В конструкции расширительного бака есть два кармана, закольцованных один к другому и разделенных резиновой жаростойкой перегородкой. В первом движется теплоноситель, а во втором присутствует немного газа (азота или накопленного воздуха). Вода нагревается, поступает в расширительный бак и проникает сквозь мембрану. После остывания газ выталкивает массу обратно в систему.
Отличия открытой методики от закрытой
Перед тем как выбрать вариант отопления, нужно знать некоторые особенности двух конструкций. В открытой и закрытой схеме по-разному располагается расширительный резервуар. Существуют и другие отличительные черты. Они заключаются в следующем:

• при открытом варианте бачок ставят в наивысшей области контура, а в закрытом способе для размещения этого элемента нет строгих ограничений;
• в замкнутом объеме из-за отсутствия контакта с воздухом продлевается срок службы контурных элементов;
• дополнительное давление в закрытой схеме исключает застаивание воздуха и проталкивает пробки к выходу;
• в открытом кольце трубы располагают под уклоном для создания естественного тока, что неудобно в некоторых случаях;
• требуется учитывать подъемную высоту, участки сужения, обходы и повороты, места подсоединения при открытом отоплении;
• диаметр коллектора в открытой обвязке всегда больше, чем в замкнутой системе, толстые трубы трудно скрыть в интерьере, требуется постоянный контроль уровня жидкости из-за испарения;
• в закрытом контуре для установки насоса приходится выбирать место, чтобы уменьшить величину шума при работе.

Гравитационная циркуляция
Теплоноситель движется в приборах естественным образом, а при поступлении в контур подключается принудительное действие.
При замкнутом варианте перемещение водяного потока идет по физическим законам и обусловлено различной плотностью горячего и охлажденного энергоносителя. При этом не используется электричество и отсутствует устройство автоматической регулировки. Схема чаще разрабатывается для небольших зданий. В гравитационной концепции открытого типа обвязка любого твердотопливного агрегата включает:

• коллектор для разгона воды на участке непосредственно после котла;
• открытый расширительный резервуар, объем которого равен 10% от вместимости контура;
• отсекающие винты на выходе и входе для отключения теплообменника при ремонте, для этого не нужно сливать энергоноситель.

Расширительную емкость ставят в верхней области после коллектора. На ней предусмотрен кран для заполнения системы водой, а внизу монтируют винт для слива энергоносителя. Котел ставят в нижней области контура. Перепад высоты обеспечивает передвижение воды самотеком.
Принудительная система
Метод дает необходимый напор с помощью электрических насосов. Контур такого типа удобен в работе, т. к. управление автоматизировано при постоянном снабжении энергией и позволяет устанавливать температуру отдельно для каждого помещения. При правильно устроенной схеме обвязки котельной получаются преимущества в виде:

• быстрого нагревания воды во всех приборах отопления;
• экономии энергии;
• возможности организовать подогрев полов за счет эффективности работы.

У методики отмечаются недостатки:

• сложность исполнения конструкции;
• обязательное выполнение балансировки элементов;
• дополнительные затраты на периодическое обслуживание и ремонт;
• высокая стоимость материалов.

Количество контуров
Двухконтурный аппарат отличается числом выполняемых функций. Он одновременно поддерживает температуру воды в системе и нагревает жидкость в резервуаре для бытового использования после контакта энергоносителя со вторичным теплообменником. Тепло отдается напрямую, при разборе кипятка энергоноситель не нагревается, а одновременная работа двух линий невозможна.
Для получения большого объема нагретой воды комбинируют колонки и одноконтурную схему. Двухконтурный аппарат не применяют в конструкции с естественным передвижением воды. При остановке отопления жидкость быстро остывает, а последующее нагревание длится долго.
Виды отопительных котлов
Котлы отопления можно разделить на 3 группы, отличающиеся по способу обвязки:
1. Настенные – газовые, электрические, жидкотопливные;
2. Напольные газовые, электрические, жидкотопливные;
3. Напольные твердотопливные.
Сложность схемы обвязки зависит от наличия встроенного оборудования. Следует знать, что для напольных котлов отопления лучшими материалами обвязки являются стойкие к высокой температуре стальные или медные трубы. Температура в зоне напольного котла может достигать значений в 90 – 95°C и быть предельной для целостности полимерных труб, даже стабилизированных.
Настенные котлы чаще всего работают на температурах до 75°C, для обвязки можно применять полимерные трубы, желательно стабилизированные алюминием или стекловолокном.
Напольные твердотопливные котлы не имеют качественной регулировки температуры теплоносителя на выходе, имеют высокую температуру и циклический режим работы. Цикличность обусловлена временем сгорания очередной загрузки топлива – угля, дров, торфа, брикетов и так далее.
Схема обвязки напольного газового котла
Принцип обвязки напольного газового котла мало отличается от схемы подключения настенного теплогенератора, изменяются диаметры трубопроводов. Чаще всего схема усложняется. Котлы имеют более высокую тепловую мощность, к ним часто подключают бойлеры косвенного нагрева, комплексы напольного отопления, калориферы приточной вентиляции.
У разветвленной системы отопления с несколькими контурами при всей ее многозадачности есть один серьезный недостаток: она не способна стабильно распределять тепло по контурам и быстро подстраиваться под изменение параметров их работ. В результате этого очень часто происходит разбалансировка системы. Решить проблему может только одно устройство – гидрострелка отопления.
При многокомпонентной системе лучшим решением является внедрение в схему гидравлического разделителя, коллекторной группы. Гидрострелка разделяет потоки теплоносителя, успешно балансирует между собой элементы системы с разными режимами работы и температурой.
Распределительные коллекторы с балансировочными вентилями улучшают возможности регулирования и балансировки ветвей.

 

Гидрострелка представляет собой простой гидравлический буфер в виде трубки с несколькими патрубками. Изготавливается преимущественно из термоустойчивой стали. Гидроразделитель включает в себя следующие обязательные конструктивные компоненты:

• боковые патрубки для подачи;
• боковые патрубки для обратки;
• воздухоотводчик – в верхнем торце;
• слив – в нижнем торце.

Основная задача этого устройства – стабилизировать работу отопительной системы сразу с несколькими контурами. Если в доме больше одного этажа и на каждом есть батареи и теплые полы, а вода нагревается от бойлера, можно с полной уверенностью говорить о повышенном расходе теплоносителя. В такой мощной системе не избежать высокого динамического давления и проблем с прокачкой теплоносителя, а это чревато разбалансировкой оборудования. Дабы избежать проблем, важно разделить непосредственно отопительную систему и нагревательный котел, а также нейтрализовать динамическое влияние контуров друг на друга – здесь вам и придет на подмогу специальная гидрострелка.

Необходимость применения гидрострелки в системе отопления вызвана тремя причинами. Подчеркнем, что под системой понимается именно многоконтурное отопление.
 
 Во-первых, гидравлический разделитель выполняет функцию посредника между котлом и контурами. Некоторые производители котлов указывают на обязательный монтаж гидрострелки в своих инструкциях.
 Во-вторых, гидрострелка защищает теплообменники от повреждений. При резкой смене температуры потоков, когда в обменник поступает вода из обратки, велика вероятность теплового удара.
 В-третьих, гидрострелка служит отстойником для шлама и примесей. За все то время, что теплоноситель циркулирует по системе, в нём накапливается много постороннего. Это и технический мусор (мельчайшие кусочки, отколовшиеся от внутренних деталей насосов, кранов), и шлам (осадок отработанных веществ в виде пыли или порошка), и воздух. Кстати, воздушные пробки могут серьёзно подпортить работу обвязки. Лишний воздух в петлях теплого пола увеличивает время прогрева или вовсе останавливает его, что неминуемо приводит к появлению в доме холодных зон.

Схема обвязки напольного твердотопливного котла
 Твердотопливные котлы имеют особый режим работы, зависящий от частоты загрузки топлива и его теплотворной способности. Агрегат работает в циклическом режиме, при этом на пике процесса горения температура может приближаться к 95°C. Поэтому для обвязки высокотемпературного контура следует применять металлические трубы – медь, нержавеющую и обычную сталь.
 Помимо того, что эти источники тепла производят тепловую энергию, сжигая различные виды твердого топлива, они имеют ряд других отличий от других теплогенераторов. Эти отличия как раз и являются следствием сжигания древесины, их надо воспринимать как данность и всегда учитывать при подсоединении котла к системе водяного отопления. Особенности заключаются вот в чем:
 1. Высокая инерционность. На данный момент не существует способов резко потушить разгоревшееся твердое топливо в камере сжигания.
 2. Образование конденсата в топливнике. Особенность проявляется во время поступления в котловой бак теплоносителя с низкой температурой (ниже 50°С).
 Опасность инерционности состоит в возможном перегреве водяной рубашки отопителя, вследствие чего теплоноситель в ней вскипает. Образуется пар, который создает высокое давление, разрывающее корпус агрегата и часть подающего трубопровода. Как результат, в помещении топочной много воды, куча пара и непригодный к дальнейшей эксплуатации твердотопливный котел.
 Подобная ситуация может возникнуть, когда обвязка теплогенератора выполнена неправильно. Ведь на самом деле нормальный режим работы дровяных котлов – максимальный, именно в это время агрегат выходит на свой паспортный КПД. Когда термостат реагирует на достижение теплоносителем температуры 85°С и прикрывает воздушную заслонку, горение и тление в топке еще продолжается. Температура воды повышается еще на 2—4°С, а то и больше, прежде чем ее рост остановится.
 Владельцам теплогенераторов с чугунными теплообменниками, не боящимися коррозии, рано вздыхать с облегчением. Их может ожидать другая беда – возможность разрушения чугуна от температурного шока. Представьте, что в частном доме на 20—30 минут отключили электроэнергию и циркуляционный насос, прогоняющий воду через твердотопливный котел, остановился. За это время вода в радиаторах успевает остыть, а в теплообменнике – нагреться (из-за той же инерционности).
 Появляется электричество, включается насос и направляет в разогретый котел остывший теплоноситель из закрытой системы отопления. От резкого перепада температур у теплообменника случается температурный шок, чугунная секция дает трещину, на пол бежит вода. Отремонтировать весьма сложно, заменить секцию удается не всегда. Так что и при таком раскладе узел подмеса предотвратит аварию, о чем будет сказано далее.
 Аварийные ситуации и их последствия описаны не с целью напугать пользователей твердотопливных котлов или побудить их к покупкам ненужных элементов схем обвязки. Описание основано на практическом опыте, который необходимо учитывать всегда. При правильном подключении теплового агрегата вероятность подобных последствий чрезвычайно низка, почти такая же, как у теплогенераторов на других видах топлива.
 Как подключить твердотопливный котел
 Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак — он должен подключаться к обратной линии отопительной системы перед насосом (по направлению течения воды).

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и применяется с любыми котлами на твердом топливе, в том числе — пеллетными. Вы можете найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно.
Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.
Совместное подключение двух котлов
Для повышения комфорта отопления частного дома многие хозяева устанавливают два и более источника тепла, работающие на разных энергоносителях. На данный момент наиболее актуальны сочетания котлов на:

• природном газе и дровах;
• твердом топливе и электричестве.

Соответственно, газовый и твердотопливный котел надо подключить таким образом, чтобы второй автоматически замещал первый после сжигания очередной порции дров. Такие же требования выдвигаются и к обвязке электрокотла с дровяным. Это сделать достаточно просто, когда в схеме обвязки участвует буферная емкость, поскольку она одновременно играет роль гидрострелки, что и показано на рисунке.

Как видите, благодаря наличию промежуточного бака-аккумулятора 2 разных котла могут обслуживать сразу несколько распределительных контуров отопления – батареи и теплые полы, и вдобавок загружать бойлер косвенного нагрева. Но теплоаккумулятор с ТТ-котлом ставят далеко не все, поскольку это недешевое удовольствие. На этот случай существует простая схема, причем ее можно смонтировать своими руками:

Примечание. Схема справедлива как для электрического, так и для газового теплогенератора, работающего вместе с твердотопливным.

Здесь основным источником тепла является дровяной отопитель. После прогорания закладки дров температура воздуха в доме начинает падать, что регистрирует датчик комнатного термостата и тут же включает нагрев электрокотлом. Без новой загрузки дров температура в подающей трубе снижается и накладной механический термостат отключает насос твердотопливного агрегата. Если спустя какое-то время его разжечь, то все произойдет в обратном порядке.
 Во избежание превышения давления и последующей аварии, в обвязке твердотопливного котла всегда участвует важный элемент – группа безопасности
 
 Примечание. Явление инерционности отсутствует только у одного вида агрегатов на твердом топливе – пеллетных котлов. В них имеется горелка, куда древесные гранулы подаются дозировано, после прекращения подачи пламя угасает почти сразу же.
 
 Количество устройств можно уменьшить, если использовать принцип первично-вторичных колец. Данная схема обвязки отопительного котла предполагает наличие циркуляционного насоса на каждом кольце. Равномерность перемещения теплоносителя осуществляется за счет коллекторов-гребенок, которыми оснащается система.
 В огромных домах, где проживает много человек, наиболее оптимальным вариантом считается обвязка котлов отопления с гидравлическими выравнивателями. В таких помещениях целесообразнее использовать котлы, мощность которых превышает 50 кВт. Применение схемы обвязки с помощью гидровыравнивателей делает возможным снабжать теплоносителем не только контур отопительного котла, но и систему теплого пола.