Как подключить два настенных котла в каскад

Каскад котлов

Практика показывает, что 80% времени отопительного сезона производительность котла используется лишь на 50%. Это значит, что в течение всего года в среднем расходуется лишь 30% мощности котла. Такая слабая нагрузка на котел газовый часто ведет к низкой эффективности его использования. Поэтому для рационального использования энергии зачастую требуется комплексный подход. Отличным решением может стать каскадная система котлов. Она обеспечивает потребителя таким количеством тепла, которое требуется в данный момент, постепенно подключая одним за другим несколько малых котлов.

В чем же преимущества такой системы?

• Во-первых, высокая надежность. Если один из котлов вышел из строя, это не означает, что остановилась вся система – остальные котлы восполнят необходимую нагрузку.
• Во-вторых, повышение общего ресурса котлов. В теплое время года можно задействовать лишь часть котлов, отключив остальные вручную или с помощью встроенной автоматики.
• В-третьих, экономный расход энергии за счет меньшей потери эффективности при работе на неполной мощности.
• В-четвертых, простота монтажа. Несколько котлов небольшой мощности проще транспортировать и установить, чем один мощный крупногабаритный котел.
• В-пятых, доступный ремонт и техобслуживание. Детали к котлам большой мощности достать намного проблематичнее за счет меньших объемов производства.

К преимуществам такой системы можно отнести так же возможность варьировать расположение котлов и само место установки.

Принцип каскадного подключения котлов

Упрощенная схема каскада котлов

1,2,3 — котлы 4 -гидравлический разделитель

Принцип каскадного подключения заключается в объединении нескольких котлов с целью увеличения мощности каждой единицы оборудования.
Для осуществления приема каскада нужно разделить суммарную тепловую нагрузку между несколькими котлами и включить в каскад лишь те, мощность которых соответствует необходимой нагрузке в определенный период. При этом один из котлов выступает в роли «ведущего» и начинает работу в первую очередь, а остальные котлы включаются по мере необходимости.
Весь процесс контролируется автоматикой управления, которая может передавать роль основного котла, а так же регулировать порядок и необходимость подключения второстепенных котлов для поддержания заданного режима. В системе каскадов каждый котел представляет собой определенную «ступень» производительности тепла. Система управления поддерживает необходимый уровень температуры, подключая или отключая отдельные ступени. В случае неисправности одного котла, автоматика распределяет нагрузку на остальную систему. Если же в тепле нет необходимости, автоматика выключает все котлы, восстанавливая работу по требованию.
Ступенчатая система каскадного подключения позволяет с большой эффективностью восполнять нагрузки отопительной системы. Однако нельзя рассчитывать, что чем больше котлов в системе, тем эффективнее их работа. Пропорционально увеличению количества единиц увеличиваются потери тепла через поверхности неработающих котлов, поэтому специалисты советуют остановиться на каскаде максимум из четырех котлов. Для бесперебойной работы системы необходима установка гидравлического разделителя между отопительным и котловым контурами. Он обеспечит снижение гидравлического сопротивления и гидравлический баланс котлового и отопительного контуров.

Какие бывают каскады котлов?

Типы каскадов принято различать по типу использования в них горелочных устройств:

• «Простой» каскад включает в себя котлы с одноступенчатыми или двухступенчатыми горелками. Такая система увеличивает ступени мощности котла – к примеру, объединение двух котлов с одноступенчатой горелкой образует более экономную двухступенчатую систему.
• Каскад «смешанного» типа объединяет котлы, один из которых оснащен модулируемой горелкой. Именно на этот котел устанавливается система управления, которая регулирует температуру котловой воды.
• В состав «модулирующего» каскада входят котлы с модулируемыми горелками. В отличае от «простого» и «смешанного» каскадов, данная система способна изменять объем подачи топлива в плавном режиме и регулировать теплопроизводительность в широком диапазоне.

Как рассчитать и собрать каскад

Расчет проекта каскадной котельной базируется на определении номинальной тепловой мощности источника тепла. Эта величина представляет собой тепловую мощность, необходимую для восполнения тепла, расходованного объектом и мощность потребления тепла другими объектами системы.
Производительность котельной определяется не суммой всех потребляемых мощностей, а рассчитывается для каждой системы индивидуально.
Норма ЧСН 06 0310 определяет расчеты для следующих объектов:

Отопление с прерываемым нагревом воды и вентиляцией:

Qобщ=0,7хQOтоп+0,7QВент+QГВС(Вт, кВт.)

Отопление с непрерывным технологическим нагреванием и постоянной вентиляцией:

Qобщ=QOтоп+QТехн(Вт, кВт.)

Отопление и нагрев воды проточным способом с преимуществом контура ГВС:

Qобщ=максимальное значение расхода тепла на отопление или нагрев ГВС

Qобщ –общая мощность котлов

Qотоп – теплопотеря объекта при наружной расчетной температуре

Qвент – потребность тепла вентиляционной техники

QГВС – потребность тепла для нагрева контура ГВС

Qтехн – потребность тепла для вентиляции или технологического нагрева

Расчет котельной требует серьезного и профессионального подхода, иначе погрешности в расчетах могут привести к неэффективной и неэкономичной эксплуатации системы.

Сборка и монтаж системы

Система каскадной котельной состоит из следующих основных частей:

• Гидравлический отсекатель;
• Гидравлическое присоединение котлов;
• Группа безопасности;
• Нагрев контура ГВС;
• Дополнительные компоненты.

Подключение системы каскада выполняется в несколько этапов:

• Установка креплений и котлов;
• Монтаж гидравлических коллекторов, газовой магистрали и дренажной линии;
• Подключение группы безопасности и гидравлического разделителя;
• Подключение коллектора дыма

Сперва производится соединение в каскад двух котлов, затем присоединяются остальные. После объединения котлов подключается группа безопасности и производится настройка автоматики.

Статья из журнала «С.О.К.» о каскадных котельных

В последнее время многие известные европейские производители котельного оборудования разработали и успешно применяют систему «каскада» из настенных газовых или электрических котлов. Одной из первых, данную организацию работы котлов, разработала и воплотила в жизнь фирма «Thermona» из Чехии. Затем, видя неоспоримую экономическую выгоду от применения каскадов, данный принцип совместного использования нескольких настенных газовых котлов (преимущественно конденсационных) применили Wiessman, BAXI и другие.

Так что же такое «каскад котлов»

Необходимо понимать разницу, что каскад котлов это ни в коем случае не параллельное их подключение, где каждый из котлов работает отдельно, но в одну систему отопления (вентиляции и др.).

Каскад – это совместное гидравлическое и электрическое подключение нескольких котлов, объединенных единой системой управления и работающих для обеспечения нагрева теплоносителя для одного и того же объекта.

Есть каскадные подключения, где управление происходит посредством плавной модуляции мощности от минимальной мощности одного из котлов до максимальной мощности всей котельной – например, Thermona. Существует и управление работой котлов посредством каскадного выключателя, который в процессе работы просто отключает несколько котлов или их включает, не используя возможности их индивидуальной модуляции. Но в любом случае, система под единым управлением, получающая данные о необходимых температурах «подачи» отопления и комнатной, а также имеющей возможность работать, используя данные датчика наружной температуры гораздо более гибкая и экономичная чем один котел или параллельное включение группы котлов.

В технике отопления, каскадная котельная является поистине новаторским методом для оптимизации систем с большой мощностью. Вместо одного мощного котла, который должен работать и при незначительных теплопотерях объекта, в каскадном решении, в разный момент времени работает столько котлов, сколько необходимо для компенсации моментальных теплопотерь объекта. Необходимое количество включенных котлов регулируется электроникой. Такая работа каскадной котельной как раз и является оптимальным энергосберегающим режимом.

Практика подтвердила, что в отопительный сезон отдельный котел используется в среднем на 30%. Это малая нагрузка и неэффективная работа. В противоположность этому, каскадная система обеспечивает необходимую мощность постепенно, подключая один за другим несколько «малых» котлов, вместо одного большого. С помощью каскадного регулирования с программным управлением, устраняются неприятные проблемы с определением оптимального соотношения мощности котельной к потреблению тепла. Широкий диапазон управления мощностью каскада, позволяет длительно работать при низких температурах отопительной воды, что уменьшает расходы на тепловое излучение. Повышается тепловой комфорт пользователя. Неоспоримым шагом вперед является выделение для подготовки горячей воды одного или нескольких котлов из состава каскадной котельной. Эти котлы работают в летнем режиме, без использования основной массы оборудования, предназначенного только для отопления. В то же время, котлы с возможностью работы на горячую воду, при отсутствии в ней необходимости, работают и на систему отопления. Данная особенность, позволяет по новому взглянуть на определение суммарной необходимой мощности котельной, при условии возможной аккумуляции горячей воды в бойлерах косвенного нагрева.

Технические особенности «каскадной котельной»

Значительным шагом вперед в истории развития каскадных котельных стала система коммуникации между котлами посредством не каскадного переключателя, а устройствами коммуникации (интерфейсами), позволяющими обмениваться информацией между котлами и одновременно плавно регулировать мощность всех котлов в каскаде. Это означает не только достижение оптимальных параметров мощности в каждый момент работы, но и моментальный доступ к информации о состоянии всей котельной и параметрах её работы, а так же диагностики неисправностей котлов и другого оборудования. Современная каскадная котельная-это действительно «интеллектуальная система» с полностью автономным режимом работы без обслуживающего персонала. Техническое решение каскадной котельной имеет оптимальную цену, продуманное программное обеспечение и широкие возможности применения.

В связи с тем, что в разный момент времени может работать любое количество котлов из системы каскадной котельной и существует необходимость установки основного насоса отопления, производительность которого превышает возможности котлового насоса, между контуром каскада и насосом отопления требуется установка гидравлического разделителя. Заводы изготовителя котельных предлагают свои размеры и конфигурации гидравлических разделителей и при монтаже котельных, к требованиям производителей обязательно надо прислушаться. Так как неправильно подобранный гидравлический разделитель (или неправильно установленный) может нарушить всю работу котельной.

Необходимыми элементами в работе каскадной котельной являются температурные зонды, измеряющие температуру на «подаче», датчики и регуляторы. Система продумана так, что температура на выходе из котельной может поддерживаться с точностью до одного градуса, что немаловажно для таких систем, как приточная вентиляция.

Эксплуатация каскадной котельной настолько экономична, что в некоторых случаях окупает вложения уже через 1-3 месяца. Принцип погодозависимого регулирования температуры теплоносителя в каскадной котельной, позволяет экономить до 30% газа или электричества. Для этого необходимо в систему управления встроить датчик наружной температуры.. Современные устройства GSM – дозвона, свето-звуковой сигнализации, а также интернет-коммуникации дают возможность абсолютного контроля за состоянием котельной.

Самый простой способ организации каскада – это применение в комплектации только интерфейсов коммуникации, без использования интерфейса управления, программатора и датчика наружной температуры. Такая схема может быть востребована, когда каскад подает теплоноситель заданной одной и той же температуры (например, 75-80ºC). Это можно применить при подготовке теплоносителя для теплообменника бассейна. В случае более сложной организации теплоснабжения, применяются программаторы, которые дают возможность поддерживать заданную температуру в помещении, отображать состояние котельной, оповещать об аварийных остановках котлов. Разработаны щиты управления каскадами, которые сочетают в себе все необходимые функции контроля за состоянием оборудования котельной, регулировки температур в различных контурах отопления и передачи данных в интернет. Такие системы управления являются передовыми разработками в области современной диспетчеризации котельных.

В каскадной котельной различные производители объединяют разное количество котлов. Например, каскад THERM , позволяет объединять в себе до 16 газовых настенных котлов или 32 электрических. Поэтому максимальные мощности котельных необходимо уточнять у завода-изготовителя. Но в отдельных случаях, в одном помещении котельной, может находиться два и более каскадов.

Условия размещения

Достоинство каскадной котельной из настенных котлов в том, что он может размещаться в любом разрешенном месте (пристроенная, встроенная, отдельно стоящая, крышная котельная и др.) Очень удобно ставить каскад в крышной котельной. Незначительная масса основного оборудования, малое количество теплоносителя, возможность принудительного отвода дыма от каждого котла дешевой дымовой трубой заводского изготовления – вот те преимущества каскада из настенных котлов, по отношению к одному-двум стационарным котлам, установленным на крыше. Были случаи, когда приходилось добавлять каскад из настенных котлов, к котельной из двух стационарных, по причине превышения предельной массы и необходимости обеспечения заданной тепловой нагрузки. Немаловажный вопрос ремонта и замены оборудования в процессе эксплуатации. Безусловно, заменить стационарный многотонный котел, установленный на крыше многоэтажного дома гораздо сложнее, чем отремонтировать или заменить настенный котел, максимальная масса которого не более 90-100 кг.

Котлы в каскадной котельной могут устанавливаться «в линию» или «спина к спине». Второй способ уменьшает линейные размеры котельной, в случае, если устанавливается большое количество котлов.

Потенциальные заказчики каскадных котельных

Котельные такого типа применимы во всех областях народного хозяйства. Но максимальное применение они находят в системах автономного теплоснабжения одного или группы объектов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Задача – не строить теплотрассу, которая, безусловно, имеет теплопотери и нуждается в периодическом обслуживании и замене. Неоспоримо выгодны каскадные котельные для гостиниц, ресторанов, частных домов, автоцентров, больших и малых зданий магазинов. Одним словом это котельные для тех, кто умеет считать деньги и для кого лозунги об энергосбережении и энергоэффективности – не пустой звук. Окупаемость такой системы составляет в среднем 2-3 года, а срок службы – 15-20 лет.

Подключение двухконтурного газового котла

Газовый котел в частном доме всегда устанавливается в соответствии с проектом газовой службы, в помещении, которое отвечает требованиям нормативов. Подвод газа также строго регламентирован и выполняется газовщиками по правилам. Но, с подключением котла к отопительной сети, и с подключением к системе горячего водоснабжения для бытовых нужд, владелец может делать все что угодно…

Как правильно подключить двухконтурный котел? На первый взгляд все предельно просто. С нижней стороны настенного автоматизированного теплогенератора работающего на газу можно увидеть следующее.

• Два штуцера 3/4 дюйма для подключения к системе отопления (подача и обратка).
• Штуцер 1/2 дюйма для подключения газа (находится посредине).
• Два штуцера 1/2 дюйма для подключения к ГВС (вход холодной воды и выход горячей).

Но подключить котел нужно только по правилам….

Пример расположения подключений двухконтурного котла. Но у других производителей может быть другая конфигурация….

Что устанавливается при подключении

• На выходные штуцера отопления и горячего водоснабжения котла обязательно устанавливается отключающие краны. Они позволяют выполнять любые работы на котле без слива всей систем, отключить котел от системы в случае поломок.
• Подключение газа к настенному автоматизированному котлу выполняется обычно гибкой газовой магистралью, которая, через вентиль ½ дюйма, подключается к стационарному газопроводу. Но это подключение, сколь бы простым оно не выглядело, выполняется только работниками газовой службы.
• На обратке отопления перед котлом нужно установить фильтр грубой очистки (стрелка на корпусе указывает направления тока жидкости). Фильтр устанавливается только горизонтально, отстойник располагается по направлению вниз. Допускается разворот отстойника немного в сторону.
• Такой же фильтр, только ½ дюйма, желательно установить и на подаче холодной воды в контуре ГВС. Но на его месте может устанавливаться и более сложная система фильтров, которая делает воду питьевого качества…

Расширительный бачок

В системе отопления должен быть расширительный бачок, который стабилизирует давление примерно на одном уровне (рекомендуется поддерживать в пределах 1,3 – 2,2 атм) при расширении теплоносителя, когда происходит его нагрев. Многие газовые котлы комплектуются расширительными бачками в объемах 6 — 14 литров, что обычно достаточно для современных отопительных сетей, работающих с малым объемом теплоносителя.

Но в котле его может и не быть. Тогда на обратке делается отвод на тройник, желательно поближе к котлу (к насосу, который находится в котле для стабилизации давления на нем), для подключения расширительного бачка с объемом не менее чем 1/10 от объема жидкости в системе, а это обычно 6 – 10 литров.

• Если система старая с большим объемом воды, что характерно для труб и радиаторов рассчитанных на самотек, где емкость может доходить до 150 – 200 литров, штатный бачок в котле может быть дополнен установленным снаружи на трубопроводе. Они могут работать параллельно, а их емкость для расчета просто суммируется, например 10 литров в котле и 6 литров установленных снаружи.

Как включается нагрев воды на бытовые нужды

Во всех автоматизированных двухконтурных котлах нагрев воды ГВС включается автоматически при начале ее движения через вторичный пластинчатый теплообменник котла. Это значит, что при открытии крана, начнется движение воды, при этом котел приостановит нагрев теплоносителя отопления (перекроет его движение), а энергия будет уходить через пластинчатый теплообменник на нагрев воды бытовых нужд.

• Переключение на нагрев ГВС произойдет лишь в том случае, если включена такая опция в настройках котла.

Движение воды через котел возникает вследствие давления воды в водопроводе или воздействия внешнего насоса. Сам котел воду через вторичный контур (пластинчатый теплообменник) не подает.

Таким образом, подключив подачу холодной воды под давлением к котлу, на выходе получаем горячую воду, которую сразу же можем подать на кран.

• В этой простейшей схеме заключено преимущество двухконтурного котла – минимум затрат на получение горячей воды.

Правда издержки комфорта при этом столь значительные, что многие потребители или не приобретают простейшую двухконтурную систему изначально, или впоследствии дополняют ее, опережая по стоимости обычный одноконтурный котел и бойлер косвенного нагрева.

Недостатки ГВС от двухконтурного котла

Температура горячей воды крайне не стабильна, всегда можно обжечься. Нужно ждать, пока нагреется и дойдет до слива горячая вода. Котел всегда включается при открытии крана, из за чего усиленно изнашивается. Горячей воды мало, набрать ванну за нормальное время 15 минут можно лишь если мощность котла не менее 20 кВт.

• Схема ГВС с двухконтурным котлом по комфорту значительно уступает снабжению от бойлера, когда, при открытии крана, идет «лавина» горячей воды, одной точно заданной температуры.

Как избежать недостатков водоснабжения с двухконтурным котлом

Чтобы избежать критических недостатков горячего водоснабжения делают следующее.

• Подключают бойлер косвенного нагрева с вынесенной навесной автоматикой к первому контуру, второй не используют.
• Подключают ко второму контуру бойлер послойного нагрева (лучший вариант решения проблемы).
• Подключают ко второму контуру обычный электрический бойлер ( при этом недостатки устраняются лишь наполовину, котел включается каждый раз по прежнему, плюс тратится электричество на поддержание температуры, но вариант в два раза дешевле, чем переходить на другие виды бойлеров, поэтому применяется.)

• Меняют старый двухконтурный котел на одноконтурный с классической схемой бойлера косвенного нагрева.

ГВС с двухконтурным котлом

Приведена схема подключения к двухконтурному газовому котлу бойлера послойного нагрева. Этот бойлер снабжен встроенным насосом для перекачки воды через вторичный теплообменник котла и автоматикой управления включением выключением.

• В бойлере вода располагается слоями, — вверху горячий, внизу холодный. Как только слой горячей воды уменьшается, включается насос бойлера и переганяет воду через котел. Вода нагревается и остается слоем вверху бойлера, после разогрева всего объема насос выключается.

Холодная вода подается из водопровода вниз бойлера, а горячая забирается вверху. Таким образом вода всегда располагается слоями.

Данное оборудование сопоставимо по удобству пользования и цене с конфигурацией «одноконтурный котел и бойлер косвенного нагрева». Поэтому рекомендуется к применению.

Подключение 2 котлов в котельной

1. 1. Вариант 1. Два основных котла
2. 2. Вариант 2. Параллельное подключение 2 котлов в котельной
3. 3. Вариант 3. Последовательное подключение 2 котлов в котельной

В средней полосе России 2 котла в котельной установке — не роскошь, а необходимость. В этой статье будут рассмотрены несколько вариантов подключения двух котлов применительно к частному дому или коттеджу.

Вариант 1. Два основных котла

Обычно под этим подразумеваются две тепловые установки, постоянно работающие на обогрев дома, и потребляющие, как правило, один вид топлива. Наибольшей популярностью в России пользуется использование 2 котлов в котельной, которые работают на газовом магистральном топливе. Дизельные котельные или установки, использующие твёрдые виды топлива, в данной ситуации применяют гораздо реже.

Основные котлы подключаются каскадным способом: котёл меньшей мощности как бы дополняет и поддерживает установку большей мощности. Таким образом, первый в каскаде может работать при несильных морозах, весной или осенью, а второй приходит ему на «подмогу» при сильных заморозках. При этом в случае неполадок всё равно останется установка, продолжающая греть воду в системе.

Альтернатив каскадному способу подключения двух «равнозначных» котлов пока нет. Практика показывает, что устанавливать два котла по 40Вт выгоднее и продуманнее, чем один мощностью 80Вт именно за счёт возможности отключить и произвести ремонт одного из них без прекращения теплоснабжения.

Вариант 2. Параллельное подключение 2 котлов в котельной

Дальнейшие два способа подразумевают основной котёл и резервный. Сначала — параллельный вариант подключения.

Преимущества данного способа:

• Каждый из котлов как бы независим: их можно по желанию владельца подключать и отключать.
• Достаточная гибкость в плане настроек и модификаций — в случае чего, резервный источник тепла можно заменить на более подходящий или выгодный.

• Параллельная система требует большего количества оборудование, а также специальной гидрострелки, без которой котлы просто не будут работать. Как следствие, повышается стоимость установки и обслуживания.

Вариант 3. Последовательное подключение 2 котлов в котельной

Этот вариант чем-то похож на работу двух основных установок в каскадном подключении. Первый будет нагревать воду, второй — её догревать.

• Второй котёл, как и в каскаде, может включаться в самые сильные морозы, когда первый просто не справится.
• Можно использовать котлы на разных видах топлива. Например, в качестве первого поставить твердотопливный, а в качестве второго пеллетный или дизельный.

• Воде придётся проходить более длинный путь за счёт наличия многочисленных поворотов, соединений и фитингов.