Каскадное подключение котлов отопления

Котлы в каскаде

А. Бойко

Использование нескольких газовых котлов для одной системы отопления является довольно популярным решением среди монтажных и проектировочных организаций. Рассмотрим практические вопросы относительно установки и использования таких каскадных установок

Решение об использовании нескольких газовых (два и более) котлов на одну систему отопления оправдано при тепловой нагрузке от 40 кВт. Это может быть как большая отапливаемая площадь, так и наличие тепловых нагрузок в виде бассейнов, гаражей, бань, теплиц и т. п.

Использование нескольких котлов на одну систему отопления имеет ряд преимуществ по сравнению с одним котлом, который имеет такую же суммарную мощность. Во-первых, несколько небольших котлов меньших размеров и веса намного легче и дешевле доставить в котельную, и установить там вместо одного большого и тяжелого котла. Особенно актуальным становится данный момент при монтаже крышных или полуподвальных каскадных котелен.

Кроме того, значительно повышается надежность системы. При вынужденной остановке одного из котлов система продолжит работу, обеспечивая, по крайней мере, 50% мощности (при установке двух котлов).

Среди других факторов в пользу каскадной установки – облегчение обслуживания благодаря меньшему размеру каждого котла (обслуживание каждого котла можно осуществлять без остановки всей системы); увеличение общего ресурса котлов (в осеннее и весеннее время можно эксплуатировать только часть котлов, выключив другую часть вручную или используя каскадную автоматику).

Кроме того, если в будущем будет необходимо заменить какую-то деталь, то общеизвестно, что детали для котлов меньшей мощности доступнее и дешевле за счет большей серийности производства.

Управление работой котлов в каскаде

Чаще всего для упрощения схем при совместном использовании котлов не предусмотрено никакой каскадной автоматики, а на каждом котле устанавливается требуемая температура на выходе. Но, при желании, можно применять блоки каскадного регулирования, которые подключаются на контакты, предназначенные для присоединения индивидуальных комнатных термостатов.

Соединение котлов в каскад при помощи блока каскадного управления является комплексным решением и имеет более высокую эффективность. Данный блок обеспечивает попеременную работу всех котлов и гарантирует для каждого теплогенератора одинаковое количество часов работы. Блок оптимизирует функционирование системы и обеспечивает включение только необходимого количества теплогенераторов, в зависимости от нужной мощности.

При работе с модулированными горелками блок каскадного управления, в дополнение к вышеописанному принципу, стремится обеспечить работу котлов в режиме частичной мощности (в режиме модуляции). Наиболее эффективным является применение блока каскадного управления вместе с конденсационными котлами.

Это означает, что коэффициент рабочего регулирования такой системы составит 1:10. Принципиальная схема такой системы показана на рис.

Рис. Схема системы отопления с каскадом котлов Luna Duo-Tec MP, одним высокотемпературным контуром, двумя низкотемпературными контурами и бойлером ГВС:
QAC 34 – датчик уличной температуры; AVS 75 – внешний программируемый модуль расширения; AGU 2.

550 – внутренний модуль расширения; OCI 345 – интерфейсная плата для подключения других регуляторов по LPB-шине; QAD 36 – накладной датчик температуры; QAZ 36 – датчик температуры воды в бойлере ГВС; QAA 55 – датчик комнатной температуры; QAA 75 – климатический регулятор дистанционного управления; MV – смесительный клапан; RT – комнатный механический термостат

Конденсация

Конденсационные котлы благодаря низкому потреблению топлива в настоящее время являются наиболее экономичными установками, которые потребляют газ. Как часть каскадной системы они представляют собой новую альтернативу системам промышленного отопления.

Использование в каскадах конденсационных котлов мощностью от 45 до 150 кВт дает возможность: обеспечить большую мощность в условиях ограниченного пространства; облегчить монтаж крышных котельных благодаря малому удельному весу оборудования (на единицу мощности). Кроме того, конденсационная техника обеспечивает меньшую вибрацию и уровень шума в сравнении с традиционными котлами с наддувными горелками, а наличие встроенного вентилятора позволяет применять дымоходы малого диаметра (можно обойтись без больших дорогостоящих дымоходов).

Экологичность конденсационных котлов, а именно очень низкое содержание CO и NOx в сравнении с другими котлами на традиционных видах топлива позволяет использовать такие системы в крупных городах и природоохранных зонах. Среди недостатков конденсационной техники – высокая стоимость (которая, впрочем, компенсируется коротким сроком окупаемости по причине повышения тарифов на газ), необходимость организовывать отвод и нейтрализацию конденсата.

Рекомендации при монтаже котлов в каскад

С учетом ошибок, которые часто встречаются при установке и обслуживании котлов, можно определить основные рекомендации относительно этого.

В частности, надо отметить, что при совместной работе нескольких котлов на одну систему отопления с переменным расходом воды (несколько отдельно регулируемых зон отопления) рекомендуется применять гидравлический разделитель («гидравлическую стрелку»).

Кроме того, при использовании котла для отопления небольшой площади (меньше 100 м2) настоятельно рекомендуется использовать вместе с котлом комнатный термостат (для уменьшения количества включений/выключений котла). Также рекомендуется провести отдельную настройку мощности контура отопления.

В остальном рекомендации при установке каскадных котлов не отличаются от рекомендаций по монтажу других котлов. Так, перед подключением теплогенератора к системе отопления необходимо тщательно промыть все трубы котла и системы отопления для удаления возможных посторонних частиц. Настоятельно рекомендуется устанавливать фильтр на трубе возврата системы отопления и запорные краны на трубах подачи и возврата системы отопления.

Для надежной работы и удобства обслуживания стоит устанавливать на входной трубе холодного водоснабжения запорный кран с фильтром. Если жесткость воды выше значения 20 °F (где 1 °F = 10 мг СаСО3 на 1 л воды), следует установить устройства для предотвращения засорения накипью теплообменника ГВС (например, магнитный или электромагнитный преобразователь, полифосфатный дозатор).

При использовании котлов с открытой камерой сгорания необходимо предусмотреть достаточный приток воздуха в помещение, где установлен котел. Если трудно обеспечить такую вентиляцию, то необходимо использовать котлы с закрытой камерой сгорания и принудительной вытяжкой.

К сожалению, ситуация с неустойчивым напряжением в сети характерна для большинства регионов Украины. Поэтому настоятельно рекомендуется устанавливать дополнительно стабилизатор напряжения. А в районах с частыми грозами нужны системы грозо- и молниезащиты.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!

Просмотрено: 7 301

Вас может заинтересовать:

Вам также может понравиться

Источник: https://aw-therm.com.ua/kotly-v-kaskade/

Каскадное подключение котлов

Каскадное подключение отопительных котлов – эффективное техническое решение, повышающее качество управления системой и позволяющее снизить потребление топлива. Подключение котлов каскадом дает ряд весомых преимуществ в работе средних и крупных систем отопления и ГВС. Материал статьи рассматривает принципы работы и построения каскада, описывает особенности данного теплотехнического решения.

Подключение котлов каскадом   

Анализ работы котельного оборудования показывает, что в 80% времени теплогенераторы работают на мощности, не превышающей номинальной производительности в 50%. То есть тепловая мощность отбирается в течение отопительного сезона примерно на 30 – 35%. Это обусловлено изменением температуры окружающей среды, изменением режима горячего водопотребления и так далее.

Мощность котлов рассчитывается всегда по максимуму – это делается для покрытия суммарных тепловых потребностей. Каждый котел имеет минимальное значение тепловой мощности в своей работе, она составляет величину от 25 до 40% номинальной производительности.

Решением этой проблемы стало  каскадирование котлов . В каскад устанавливается несколько теплогенераторов – это позволяет качественно изменить управление мощностью, сделать его ступенчатым или плавным. Плавность регулировки дает возможность производства именно требуемого количества теплоты.

https://www.youtube.com/watch?v=6iTcb1g7RGQ

Это свойство каскада повышает гибкость системы. В случае установки одного мощного теплогенератора достичь подобной гибкости невозможно.

В каскады чаще всего объединяют газовые и электрические котлы. Причем для интегрирования автоматики котлы должны быть одной марки (производителя). Соединение котлов разных производителей возможно, но это требует применения дополнительных узлов, схем управления и автоматики.

Схема каскада котлов

Схема подключения каскадом является классическим образцом применения гидравлического разделителя. Котлы в первичном контуре присоединяются параллельно к прямому и обратному коллектору. Коллекторы, в свою очередь, подключаются к гидравлической стрелке.

На каждый котел на подачу устанавливается циркуляционный насос (если не имеется встроенного) и обратный клапан. Клапан препятствует протоку теплоносителя через неработающий котел и потерям тепла на его теплообменнике.

На обратном трубопроводе котла устанавливается сетчатый фильтр, защищающий котел от загрязнения. Каждый котел отсекается запорной арматурой с разборным соединением. Это позволяет снимать котел для ремонта и профилактики без остановки системы.

Обязательный элемент системы – расширительный бак (экспанзомат). Присоединение его может быть произведено как в контур котлов, так и в контур потребителей. Расчет его производится на общий объем теплоносителя в системе.

Управление каскадом котлов

Управление работой первичного контура производится следующими способами:

1. Ручное управление работой каждого отдельного котла;
2. Ступенчатое управление посредством каскадных переключателей;
3. Плавная регулировка блоком каскадного управления (БКУ).

Ручное управление производится заданием параметров работы каждого котла, прежде всего температуры. Этот вариант регулировки требует постоянного присутствия человека.

Ступенчатое управление производится с помощью каскадных переключателей. Они руководят системой как набором ступеней мощности, при изменении нагрузки включают (выключают) отдельные котлы каскада.

Наиболее эффективным является плавное регулирование с помощью БКУ. В этом случае достигается минимальный шаг изменения мощности. Котлы при этом должны быть оборудованы модулируемыми горелками. Блоки каскадного управления могут интегрироваться с датчиками температуры в помещениях и системами погодозависимой автоматики.

Дымоудаление каскада котлов

Дымоудаление системы зависит от типа газовых котлов и реализуется следующими методами:

1. Отдельные коаксиальные дымоходы;
2. Раздельные дымоходы турбированных котлов;
3. Групповое дымоудаление с обратными дымовыми клапанами;
4. Естественное дымоудаление – групповое или индивидуальное.

При групповом дымоудалении к общему дымоходу подключают не более 4 котлов. При коаксиальном коллективном дымоудалении каждый котел оборудуется обратным дымовым клапаном. Он препятствует проникновению дыма в помещение при простое теплогенератора.

Преимущества и недостатки каскада

Главными преимуществами каскадного подключения котлов являются:

1. Надежность системы – постоянное наличие резерва;
2. Гибкость регулирования – экономия топлива;
3. Увеличение продолжительности службы котлов – реализация «щадящего» режима работы;
4. Возможность оперативного ремонта и профилактики каждого отдельного котлоагрегата;
5. Облегченные условия монтажа – при сооружении крышных котельных облегчается их доставка на место.

Также каскад обладает и следующими недостатками:

1. Общее удорожание оборудования;
2. Для размещения каскада требуется более просторное помещение.

Удорожание системы из-за экономии топлива окупает себя. Каскадное подключение котлов является выгодным как с технической, так и с экономической точки зрения. Самостоятельное сооружение каскада вряд ли возможно – существует необходимость привлечения специалистов для монтажа и наладки автоматики, проведения расчетов дымовых трактов и так далее.

(Просмотров 2 615 , 1 сегодня)

Источник: https://greypey.ru/kaskadnoe-podklyuchenie-kotlov/

Схемы каскадного подключения отопительных газовых котлов

Чаще всего несколько котлов работают совместно на одну систему отопления через гидравлический разделитель («стрелку»). Это обеспечивает гидравлический, а следовательно, и температурный баланс первичного (котлы) и вторичного (нагрузка) контуров системы.

Один в доме не воин

Таким образом, циркуляция теплоносителя в обоих контурах будет полностью зависеть только от производительности соответствующих насосов. Что позволяет оперативно реагировать на потребности в тепле в конкретный момент времени.

Становится возможным поддерживать постоянный расход теплоносителя в первичном контуре, при этом регулируя подачу тепла во вторичном. То есть снижать количество циклов отключений/включений котла. Когда насос вторичного контура отключен, вся вода, циркулирующая под воздействием насоса первичного контура, перепускается через разделитель.

В современных системах отопления готовый гидравлический разделитель выбирается исходя из требуемой мощности котла и максимального протока теплоносителя в системе.

Варианты каскадного подключения котлов

Схема с гидравлической стрелкой является типовой и позволяет присоединять любое необходимое количество котлов и зон отопления или тепловой нагрузки. То есть к ней без особых сложностей могут быть подключены и высокотемпературная зона отопления (радиаторы), и низкотемпературная (тёплые полы), и бойлер для горячей воды.

Такая схема позволяет обойтись без использования дополнительных сложных блоков каскадного регулирования и не понижать температуру теплоносителя в системе отопления при пиковой (по запросу бойлера) потребности в горячей воде.

Некоторые производители предусмотрительно позволяют подключить два отопительных котла котла по упрощённой схеме, без использования дополнительных устройств и блоков. Применяя при этом встроенную погодозависимую автоматику котлов и автоматику приоритета ГВС одного из котлов.

При организации котельной по такой схеме следует обратить внимание на то, что каждый котёл по отдельности должен самостоятельно обеспечить необходимый расход теплоносителя во всей системе отопления силами встроенного циркуляционного насоса. Если это не представляется возможным, рекомендуется установить гидравлический разделитель и отдельный насос во вторичном контуре системы отопления.

При работе с модулируемыми горелками блок каскадного управления стремится обеспечить работу котлов в оптимальном режиме пониженной мощности.

Если возможностей уже работающих котлов недостаточно, подключается следующий, при этом мощность каждого котла снижается. Это обеспечивает их работу в более щадящем режиме. Данный блок обеспечивает попеременную работу всех котлов и гарантирует, что каждый котёл проработает одинаковое количество часов.

Для сравнительно небольшого и хорошо утеплённого дома комфорт и экономия, достигнутые включением в систему блока каскадного регулирования, скорее всего, весьма относительны. Но когда потребности в тепле велики, эффект можно ощутить в полной мере.

Комнатный предназначен для учёта таких дополнительных факторов, как инерция водяного тёплого пола, инсоляция (влияние солнечного света на южной стороне), тепловыделение (кухонная плита, включенная аппаратура, камин). Без него вполне можно обойтись. Помимо этого электронный контроллер блока имеет множество вспомогательных способностей. Умеет плавно разогревать систему, имеет временные режимы (день / ночь, эконом), режим периодического пуска насоса (чтобы не закисал в межсезонье) и другие функции.

Конденсация в каскаде

Применение блока каскадного управления наиболее эффективно совместно именно с конденсационными котлами. В этом случае выделяемая котлами мощность всегда идеально соответствует потребляемой.

Такая система является идеальным решением для тепло- и горячего водоснабжения не только частного, но даже многоквартирного дома и целого производственного или офисного здания. Как часть каскадной системы конденсационные котлы могут представлять собой определённую альтернативу промышленным котельным.

Нагрузка на систему отопления динамично изменяется, поэтому котёл (если умеет это делать) вынужден модулировать мощность, подстраиваясь под изменения нагрузки. И конденсационный делает это лучше всех.

В конденсационных котлах используются наддувные горелки для предварительного смешения газа с воздухом. Автоматика управляет как газовым клапаном, так и скоростью подающего воздух вентилятора, обеспечивая максимально выгодную пропорцию газовоздушной смеси.

Обычный же котёл при модуляции меняет только расход газа (давление в форсунках), а подача воздуха при этом остаётся неизменной, настроенной под один заданный режим (обычно максимальной мощности). При уменьшении мощности котла (процесс модуляции) подача газа снижается, а количество воздуха остаётся стабильным, то есть увеличивается коэффициент избытка воздуха и теряется КПД котла.

Преимущество конденсационника в модуляция на всех режимах работы, что в простых газовых котлах недостижимо. Ведь при сгорании газа помимо CO2, азота и других летучих соединений образуется ещё и вода, которая изначально присутствует в виде пара.

Развитые поверхности теплообменника снижают температуру продуктов сгорания до величины, при которой происходит конденсация водяного пара. А при конденсации, как известно из школьного курса физики, выделяется потраченная на испарение воды теплота (фазовый переход). Следовательно, в конденсационном котле это тепло не улетучивается в трубу, а используется с пользой для дела.

Использование конденсационных котлов в каскадной отопительной системе по сравнению с традиционными котлами позволяет уменьшить потребление газа на 30-35% за отопительный сезон и, соответственно, снизить на ту же величину затраты на топливо.

Источник: https://domidei.ru/articles/shemy-kaskadnogo-podklucheniya-otopitelnyh-gazovyh-kotlov