Při pořízení kotle na tuhá paliva vyvstává otázka jeho správného připojení k topnému systému.
Topný systém kotle se skládá z mnoha prvků, mezi které patří: především kotel na tuhá paliva, dále topná zařízení a regulační ventily, bezpečnostní skupina kotle, která zahrnuje: automatický odvzdušňovací ventil, pojistný ventil a vizuální manometr. Dále může otopný systém obsahovat akumulační nádrž, teplovodní kotel, nepřímotopný kotel, vytápěné podlahy a mnohé další, rozdělené do nezávislých okruhů.
Výběr požadovaného schématu zapojení přímo pro vaše zařízení a uplatnění základních principů instalace kotle na tuhá paliva jsou hlavními kritérii pro bezproblémový a spolehlivý provoz kotle a topného systému na tuhá paliva po celou topnou sezónu.
Instalací kotle na tuhá paliva v místnosti může být topný systém energeticky závislý nebo energeticky nezávislý. Oba způsoby připojení mají své vlastní výhody a nevýhody.
Energeticky nezávislé schéma zapojení kotle na tuhá paliva. Otevřený systém.
Nejprve uvažujme energeticky nezávislý systém pro připojení kotle s přirozenou gravitační cirkulací chladiva otevřeného typu v potrubích topného systému. Hlavní výhodou připojení kotle podle tohoto schématu je absolutní nezávislost na zdrojích energie v prostorách, což je velmi výhodné v odlehlých oblastech bez elektrického vedení. Toto schéma je nejjednodušší na použití a instalaci, protože obsahuje topná zařízení prakticky bez regulačních ventilů. Při organizaci topného systému s přirozenou gravitační cirkulací je nutné vzít v úvahu nezbytné požadavky na instalaci topného systému. Přívod chladicí kapaliny z kotle musí stoupat přísně nahoru do nejvyššího bodu domu, kde je umístěna expanzní nádrž, ve které by měla být voda, čímž se vytváří přirozený vodní sloupec Pro úspěšnou cirkulaci chladicí kapaliny v topném systému je nejlepší použít minimální počet uzavíracích ventilů a ovládacích zařízení, které snižují průtokový průřez potrubí. Z horního bodu jsou vedena horizontální potrubí o průměru minimálně 40–50 mm se sklonem k proudění chladiva 2 až 4 stupně vůči vodorovné rovině.
Kotel na tuhá paliva musí být instalován o půl metru níže než topná zařízení, aby byla zajištěna přirozená cirkulace topného systému.
Mezi některé nepříjemnosti patří nemožnost regulace teploty chladiva na výstupu z kotlového okruhu a pronikání volného kyslíku ze vzduchu do chladiva z otevřeného zásobníku. Vnikání volného kyslíku do chladicí kapaliny může způsobit korozi vnitřního povrchu ocelových kotlů a kovových topných trubek a tvorbu vzduchových uzávěrů.
Energeticky nezávislé schéma zapojení kotle na tuhá paliva. Uzavřený systém.
Následující schéma zapojení kotle na tuhá paliva je použití uzavřeného topného systému s přirozenou gravitační cirkulací. Tento systém připojení je výrazně lepší než předchozí v tom, že místo otevřené expanzní nádrže je použita uzavřená membránová nádrž, obvykle instalovaná na zpětném potrubí topného systému, na základě kapacity, která je 10% kapacity chladicí kapaliny v tomto topném systému S tímto schématem připojení je vyloučena možnost vstupu volného kyslíku do topného systému. Je však nutné, protože okruh je uzavřen a vzniká tlak, při použití takového schématu připojení pro kotel na tuhá paliva v instalaci musí být na výstupu z přívodního potrubí přítomna bezpečnostní skupina, která obsahuje automatický odvzdušňovací ventil, vizuální manometr a pojistný ventil pro uvolnění přetlaku z okruhu kotle, který je připojen ke kanalizačnímu systému.
Po zvážení schémat zapojení kotlů na tuhá paliva s přirozeným oběhem přejdeme ke schématům zapojení s nuceným oběhem. Použití oběhových čerpadel výrazně zvyšuje účinnost topného systému díky použití různých termostatických zařízení. Pro nepřetržitý provoz oběhových čerpadel je nutné neustálé připojení k elektrické síti, což nás činí závislými na dodávkách elektřiny a zvyšuje spotřebu elektřiny.
Topný systém s nuceným oběhem.
V systému vytápění s nuceným oběhem se zdá, že oběhové čerpadlo umožňuje nucenou cirkulaci chladicí kapaliny potrubím systému vytápění, protože u systému s nuceným oběhem se nepoužívá sklon potrubí a mohou dokonce existovat protispády, ale není potřeba zvedat stoupačku přívodu chladicí kapaliny do nejvyššího bodu budovy. Oběhové čerpadlo je obvykle instalováno na zpětném potrubí chladicí kapaliny mezi výstupní přípojkou kotle a membránovou expanzní nádrží. Činnost oběhového čerpadla je řízena přisazeným teplotním čidlem připevněným na vratném potrubí otopné soustavy.
Kolektorový topný systém s nuceným oběhem.
Pokud topný systém obsahuje nejen radiátorové vytápění, ale i další okruhy, například nízkoteplotní okruh pro „teplé podlahy“ nebo výměníky tepla pro potřeby větrání, pak se v tomto případě použije kolektorový systém pro potrubí kotle na tuhá paliva a s ním spojený topný systém.
Kolektory jsou uzavřené úseky potrubí většího průměru s jedním vstupem (na přívodu chladiva) nebo výstupem (na vratném potrubí chladiva), do kterých jsou vyřezávány trysky v množství závislém na okruzích spotřeby tepla. Každý vstup je vybaven samostatným čerpadlem s uzavíracími ventily a zpětným ventilem. Tento způsob zapojení umožňuje samostatné připojení a regulaci objemových a teplotních indikátorů každého cirkulačního okruhu a také dynamičtější řízení jejich provozních parametrů.
Topný systém s nuceným oběhem a nepřímotopným kotlem.
Pro výrobu teplé vody je nutné do instalačního schématu kotle na tuhá paliva zařadit kotel (zásobník) pro nepřímý ohřev zásobování teplou vodou. Zapojení kotle na tuhá paliva podle tohoto schématu zapojení lze použít v systémech s přirozeným i nuceným oběhem tohoto chladiva. Napájecí potrubí kotlového okruhu je připojeno paralelně k topným okruhům a výměníku tepla (spirál), namontovanému v samostatném tepelně izolovaném kotli (zásobníku), ve kterém se ohřívá voda pro systém zásobování teplou vodou. Rozšiřuje se tak funkčnost kotle na tuhá paliva a umožňuje dodatečnou dodávku teplé vody do domácností během jeho provozu. Na vstupní potrubí nepřímotopného výměníku kotle lze instalovat termoventil, který při ohřátí vody v kotli na požadovanou teplotu uzavře přívod chladiva do kotle. Pro udržení konstantní nastavené teploty v nepřímotopném kotli je instalováno samostatné oběhové čerpadlo pro stálou cirkulaci objemu vody procházející kotlem za účelem jejího stálého ohřevu.
Topný systém s nuceným oběhem a akumulátorem tepla
Pro odstranění špičkových zátěží z provozu kotle na tuhá paliva a zajištění jeho bezporuchového provozu je v instalačním schématu kotlů na tuhá paliva zařazena akumulační nádrž tepla. Při instalaci získáme dva cirkulační okruhy: mezi okruhem kotle a zásobníkem tepla a mezi zásobníkem tepla a okruhem otopného systému. Při provozu kotle na tuhá paliva vstupuje ohřáté chladivo do tepelného akumulátoru, což je samostatná akumulační nádrž s tepelně izolovaným tělesem. Tento tepelný akumulátor postupně akumuluje teplo vytvořené kotlem na tuhá paliva a v případě potřeby jej předává do okruhů topného systému. Po úplném vyhoření tuhého paliva horké chladivo obsažené v nádrži tepelného akumulátoru, postupně cirkulující, po určitou dobu dále proudí do topného systému, což závisí na kapacitě nádrže tepelného akumulátoru. Zapojení podle tohoto schématu umožňuje výrazně zvýšit účinnost kotle na tuhá paliva a snížit spotřebu spalovaného paliva a je také prostředkem ochrany kotle a celého topného systému před nouzovým provozem.
Schéma potrubí kotle na tuhá paliva uzavřeného topného systému s třícestným směšovacím ventilem. Rozdělovací hřeben (kolektor) obsluhuje tři okruhy: vysokoteplotní okruh (radiátory), nízkoteplotní okruh (teplé podlahy) a plášť TUV s nepřímotopným kotlem, s oběhovým čerpadlem Na přívodu studené vody je instalován hrubý filtr a regulátor tlaku vody.
Schéma potrubí kotle na tuhá paliva uzavřeného topného systému s hydraulickou šipkou. Rozdělovací hřeben (kolektor) pro tři okruhy slouží: vysokoteplotní okruh (radiátory), nízkoteplotní okruh (teplé podlahy) a oběhové čerpadlo TUV s nepřímotopným kotlem, s oběhovým čerpadlem a recirkulačním čerpadlem. Pro přesnější rozdělení tepelných toků jsou na topné okruhy dodatečně instalována oběhová čerpadla. Na přívodním potrubí studené vody je instalován hrubý filtr a regulátor tlaku vody.
Schéma potrubí kotle na tuhá paliva vybaveného “bezpečnostní skupinou”, oběhovým čerpadlem, uzavíracími armaturami, hydraulickou šipkou s automatickým odvzdušňovačem a odkalováním a expanzní nádobou uzavřeného topného systému. Rozdělovač pro dva okruhy je vybaven uzavíracími armaturami a oběhovými čerpadly.
Schéma potrubí kotle na tuhá paliva paralelně s plynovým kotlem uzavřeného topného systému s hydraulickou šipkou. Rozdělovací hřeben (kolektor) pro tři okruhy slouží: vysokoteplotní okruh (radiátory), nízkoteplotní okruh (teplé podlahy) a oběhové čerpadlo TUV s nepřímotopným kotlem, s oběhovým čerpadlem a recirkulačním čerpadlem. Pro přesnější rozdělení tepelných toků jsou na topné okruhy dodatečně instalována oběhová čerpadla. Na přívod studené vody je instalován hrubý filtr, systém chemického čištění vody s dodatečným filtrem a regulátor tlaku vody po něm.
Schéma potrubí kotle na tuhá paliva paralelně s plynovým kotlem uzavřeného topného systému s třícestným směšovacím ventilem. Rozdělovací hřeben (kolektor) pro dva okruhy slouží: vysokoteplotní okruh (radiátory), nízkoteplotní okruh (teplé podlahy). TUV je přiváděna studenou vodou, která je ohřívána v elektrickém zásobníku. Na přívodu studené vody je instalován hrubý filtr a regulátor tlaku vody.
Schéma potrubí kotle na tuhá paliva uzavřeného topného systému s hydraulickou šipkou. Rozdělovací hřeben (kolektor) pro pět okruhů slouží: dva vysokoteplotní okruhy (radiátory), nízkoteplotní okruh (teplé podlahy), okruh pro spotřebu potřeb přívodního větrání a potrubí TUV s nepřímotopným kotlem, oběhovým čerpadlem a recirkulačním čerpadlem. Všechny okruhy jsou navíc vybaveny oběhovými čerpadly pro přesnější rozdělení tepelných toků. Na přívodním potrubí studené vody je instalován hrubý filtr a regulátor tlaku vody.
Úkolem moderních topných systémů je udržovat stanovené parametry s co největší účinností.
- Čas na vyhřátí prostor na nastavenou teplotu.
- Stabilita provozních parametrů po celou dobu vytápění.
- Rychlost pohybu chladicí kapaliny topným systémem.
- Tepelná kapacita chladicí kapaliny.
- Přenos tepla topných radiátorů.
- Koordinace jednotek a komponent topného systému.
Pro kvalitní rozvod tepla ve všech místnostech je nutné, aby do všech radiátorů v systému bylo přiváděno teplonosné médium se stejnou teplotou. Toho lze dosáhnout pomocí moderního radiálního topného systému s kolektorovými jednotkami.
Moderní topné systémy jsou sestaveny z trubek malého průměru, protože čím rychleji chladicí kapalina prochází cyklem z topného zařízení do kotle, tím vyšší je účinnost celého systému. Takový systém se nazývá vysokorychlostní nebo nízkoobjemový.
Při použití kotlů na tuhá paliva v takových systémech však existuje reálné nebezpečí přehřátí chladicí kapaliny, protože spalování uhlí a jiných vysoce kalorických paliv je obtížné kontrolovat.
Přehřátí může vést k poškození potrubí v důsledku přehřátí a vodního rázu (protože systémy s malým objemem se často montují z polymerových trubek).
Pro koordinaci maloobjemového topného systému a inerciálního kotle je nutné vytvořit jednotku, která systém vyvažuje. S tímto úkolem se nejlépe vypořádá hydraulický oddělovač. Pomáhá také koordinovat různé spotřebiče: systémy radiátorového vytápění a podlahového vytápění, kotel na ohřev teplé vody atd. (viz schéma č. 1).
Kapacita hydraulického odlučovače se volí podle výkonu kotle v poměru 10 litrů na 1 kW.
Nízkoobjemové systémy fungují pouze s nucenou cirkulací chladicí kapaliny, tj. s instalací oběhového čerpadla. Pro bezproblémový provoz čerpadla je před ním instalován síťový filtr (podle cirkulačního schématu). Pro kompenzaci roztažnosti chladicí kapaliny je v systému instalována membránová expanzní nádrž o objemu rovnajícím se 10 % celkového objemu veškeré kapaliny v systému.
Na výstupu z kotle musí být instalována bezpečnostní skupina (automatický odvzdušňovací ventil, teploměr a tlakoměr), která chrání kotel před vodním rázem a přetlakem.
Doplňování topného systému se provádí na vratném potrubí nebo ve spodní části hydraulického odlučovače.
Schéma zapojení topného kotle č.1
Schéma zapojení topného kotle “Kupper” s uzavřeným systémem, nuceným oběhem a kotlem pro ohřev teplé vody.
Systém zahrnuje topné radiátory, podlahové vytápění a nepřímý ohřívací kotel pro ohřev teplé vody. Pro propojení topného systému s kotlem se používá kapacitní hydraulický oddělovač.
Systém podlahového vytápění je montován s povinnou regulací teploty chladicí kapaliny (termosměšičky nebo trojcestné ventily), jejíž teplota by neměla překročit 55 °C (hygienické normy pro obytné prostory).
Schéma zapojení topného kotle č. 2
Schéma zapojení kotle na tuhá paliva “Kupper” s uzavřeným systémem a nuceným oběhem.
Kotel Kupper je připojen přes kapacitní hydraulický oddělovač s uzavřeným systémem radiátorového vytápění a podlahového vytápění a nuceného oběhu. V případě, že není nutná příprava teplé vody, se okruh sestavuje bez instalace kotle.
Schéma zapojení topného kotle č. 3
Schéma zapojení topného kotle “Kupper” s uzavřeným systémem radiátorového vytápění s nuceným oběhem.
Topné systémy sestavené z ocelových potrubí se nebojí přehřátí chladicí kapaliny, v takových systémech má chladicí kapalina obvykle velký objem. V takových systémech je možné připojit kotel na tuhá paliva “Kupper” k uzavřenému topnému systému s nuceným oběhem.
Schéma zapojení topného kotle č. 4
Schéma zapojení kotle Kupper s atmosférickým otevřeným gravitačním radiátorovým topným systémem.
Při připojování kotle k otevřenému topnému systému s gravitačním prouděním je nutné dodržovat průměry potrubí uvedené výrobcem. Potrubí v systému s gravitačním prouděním je vyrobeno se sklony, aby se vytvořila cirkulace chladicí kapaliny topným systémem.
