Praxe ukazuje, že během 80 % topné sezóny je využito pouze 50 % výkonu kotle. To znamená, že v průměru se během roku spotřebuje pouze 30 % výkonu kotle. Takto nízké zatížení plynového kotle často vede k nízké účinnosti jeho využití. Racionální využívání energie proto často vyžaduje integrovaný přístup [1]. Výborným řešením by mohl být kaskádový kotelní systém. Poskytuje spotřebiteli množství tepla potřebného v daném okamžiku a postupně zapojuje několik nízkoenergetických kotlů za sebou.
Kaskádové zapojení kotlů je jednou z možností připojení jednotek plynových kotlů za účelem zvýšení výkonu jednotky a stupňovité úpravy systému zásobování teplem.
Princip činnosti systému je jednoduchý: celková tepelná zátěž se rozdělí mezi dva nebo více nezávisle řízených kotlů a zapínají se pouze ty kotle, které v daném čase uspokojí požadavek na danou zátěž. Každý kotel představuje svůj „stupeň“ topného výkonu v celkovém výkonu systému. Inteligentní regulátor (mikrokontrolér) neustále sleduje teplotu přívodu chladicí kapaliny a určuje, které stupně systému by měly být zapnuty, aby se udržela nastavená teplota[2].
Tento typ připojení generátorů tepla se dělí na tři typy podle způsobu provozu jejich hořáků. Typy sériového zapojení kotlů jsou následující:
Jednoduchá kaskáda – tvoří ji generátory tepla s jednostupňovými nebo dvoustupňovými hořáky. Takový systém je schopen zvýšit výkon každého ohřívače;
Smíšená kaskáda – tento typ připojení zahrnuje různé generátory tepla, z nichž jeden má modulovaný hořák. V tomto případě je na takovém ohřívači instalován systém regulace teploty kotlové vody;
Modulační kaskáda – zahrnuje pouze generátory tepla s modulačními hořáky. Pozitivní rozdíl mezi tímto typem zapojení a předchozími dvěma je v tom, že se v něm plynule nastavuje přívod paliva a je zde také možnost měnit tepelný výkon v širokém rozsahu. Jednotky s modulačními hořáky umožňují plynule měnit výkon systému na základě potřeby tepelné energie. Tento princip fungování umožňuje snížit spotřebu paliva a v důsledku toho ušetřit na vytápění [5].
Nejčastěji se používají tři typy kaskádového spínání jednotek v závislosti na typu instalace a počtu topných okruhů:
1. Vytápěcí kotle s hydraulickým odlučovačem. Je považován za standardní a umožňuje přidat libovolný počet zdrojů tepla a topných zón, provozovat systém bez použití složitě řízených kaskádových regulačních jednotek a nesnižovat teplotu topného média v topném systému při maximálním zatížení .
2. Schéma dvouokruhového přívodu tepla pro přívod teplé vody a hydraulickou šipku. Funguje dobře, pokud potřebu teplé užitkové vody zajišťuje malý počet jednotek z celé kaskády: jedna nebo dvě.
Mezitím pro rychlý ohřev teplé vody na teplotu 65 C je potřeba vyšší výkon kotle. Aby nedošlo k vypnutí celé kaskády z nízkoteplotního režimu po dobu ohřevu TUV, je použito schéma se samostatnou kotlovou jednotkou pro potřeby TUV.
3. Kaskádové potrubí s hlavním kolektorem. Podle tohoto schématu se pro zajištění autonomie kotlů používá uzavírací sekce na rozdělovači, která zaručuje pravidelnou cirkulaci přes jakoukoli kotlovou jednotku.
Obrázek 1. Graf výkonu kotlové jednotky při daném zatížení
Tato konfigurace je vhodná při uspořádání střešní kotelny a umístění rozvodů pro okruhy spotřeby v suterénech a umožňuje úsporu volného místa bez použití hydraulického spínače.
Na základě výsledků výzkumu je na příkladu zásobování teplem zábavního komplexu prezentováno schéma (obr. 1), které názorně ukazuje, jak je efektivně ovlivněno rozložení zátěže a tepelný výkon při instalaci kaskádového systému, v srovnání s tradiční metodou uspořádání systému.
Jak vidíte, systém kaskádových kotlů umožňuje minimalizovat produkci přebytečné tepelné energie.
Kaskádový nebo sekvenční obvod pro zapínání plynových kotlů má následující výhody a nevýhody [3], uvedené v tabulce. 1.
Výhody a nevýhody kaskádového zapojení kotlů
Velká rezerva chodu.
Vyžaduje velkou plochu pro instalaci.
Vysoká účinnost systému, pracující s konstantním jmenovitým zatížením, jednotka poskytuje maximální účinnost, na rozdíl od podvytížených možností napájení.
Zvýšené náklady na topný systém způsobené instalací několika jednotek a doplňkového vybavení.
Vysoká dostupnost sítě, pokud jedna jednotka selže, může být úspěšně nahrazena jinou.
Komplexní schéma připojení kaskády jednotek ke komínu
Zvýšení životnosti jednotek – v přechodných obdobích období podzim-zima se využívá pouze část kotlů, zbytek se převádí do studené rezervy.
Jednoduchá instalace díky snížené hmotnosti a rozměrům jednokaskádových kotlů.
Zjednodušení údržby a oprav, které lze provádět bez zastavení topného systému.
Vytápění založené na provozu 2 a více kotlů odstraňuje celou řadu problémů, se kterými se může v budoucnu setkat každý majitel kotelny. Kombinace kotlů vám umožní nakonfigurovat optimální systém, snížit spotřebu paliva, zaručit teplo za všech okolností a nakonec vytvořit skutečně individuální schéma, které dokáže uspokojit všechny požadavky v každém konkrétním případě.
V mnoha situacích se uchyluje k instalaci několika kotlových jednotek. Tyto zahrnují:
- nedostatečný výkon hlavního kotle nebo chyby ve výpočtech topného systému;
- zavedení nových funkcí, které vyžadují více energie (okruh přívodu teplé vody, systém „teplé podlahy“ atd.);
- vytvoření systému se 2 a více druhy paliv (tuhé, elektrické, kapalné, plynové), kdy každý kotel lze spustit v určitou denní dobu, měsíc nebo rok.
Odborníci se shodují, že kromě výše popsaných případů by měla být povinná přítomnost 2 topných kotlů v soukromém domě. Pokud se některý z kotlů porouchá a bude nutné jej opravit, připojí se na jeho místo náhradní, což znamená, že v domě bude vždy teplo, ať se děje, co se děje. Kromě toho mohou 2 nebo více kotlů mezi sebou sdílet funkčnost a každý vytápět polovinu domu.
Flexibilita moderních systémů umožňuje vybavit kotelnu jak kotli stejného typu, tak jednotkami na různé druhy paliva; taková spojení mohou být:
- pevná a plynná paliva;
- tuhá paliva a elektřina;
- plyn a elektřina;
- kapalná paliva a elektřina.
Použití několika kotlů využívajících různé zdroje je vždy složitější na návrh a instalaci, ale nejčastěji taková provedení umožňují nejúspěšněji a nejefektivněji pokrýt veškeré potřeby vytápění každého konkrétního domu.
Paralelní připojení kotlů
Paralelní potrubí kotlů do jednoho systému znamená připojení 2 kotlů na jedno potrubí. V tomto případě je jedna z jednotek hlavní a zbytek je náhradní (záložní). Kotle také zůstávají na sobě nezávislé a mohou pracovat buď společně, nebo postupně.
Přepínání z jednoho do druhého lze provádět v manuálním nebo automatickém režimu, v závislosti na tom, jaké armatury jsou v systému použity. V prvním případě je zpětný tok uzavřen pomocí uzavíracího ventilu. Ve druhém využívají funkce vestavěných zpětných ventilů a třícestného servoventilu.
Výhody
- schéma umožňuje optimálně rozdělit odpovědnosti mezi kotle a nepřetěžovat systém každého z nich, aby se zabránilo opotřebení;
- možnosti dvou kotlů umožňují flexibilně konfigurovat topný systém jak v mimosezóně, tak v silných mrazech;
- jeden kotel zůstává vždy „na zavolání“, pokud je třeba druhý vyměnit nebo opravit.
Omezení
- systém vyžaduje flexibilnější nastavení, pokud kotle nejsou stejné ve výkonu;
- Přítomnost přídavného kotle s sebou nese nutnost dokoupení dalšího vybavení pro provoz jednotky a její provoz s dalším kotlem.
Kaskádové zapojení kotlů
Kaskádové provedení zahrnuje rovnoměrné rozložení zátěže mezi několik kotlových jednotek. Nejčastěji se tímto způsobem připojují plynové kotle; nazývají se „kroky“. Teplota chladicí kapaliny v každém kotli je stejná. Každý kotel zůstává nezávislý a může být připojen k dalším nebo zůstat v „studeném pohotovostním režimu“, pokud není potřeba.
Výhody
- systém předpokládá velkou výkonovou rezervu, která je více než dostatečná pro vytápění za všech okolností;
- možnost vyměnit jeden z kotlů, vypnout jej, opravit a přitom systém zcela nezastavit.
Omezení
- uspořádání systému vyžaduje hodně místa, aby bylo možné správně umístit veškeré vybavení;
- relativně vysoké náklady na instalaci několika kotlů a jejich vybavení.
Sériové zapojení kotlů
Potrubní kotle se sériovým zapojením zahrnují podepření jednoho kotle druhým, což znamená, že kotel č. 1 ohřívá chladicí kapalinu a kotel č. 2 ji dohřívá. Druhá jednotka také nemusí pracovat v konstantním režimu a být připojena ve zvláště silných mrazech, aby zvládla plné vytápění v domě.
Výhody
- sekvenční schéma zapojení se nejčastěji používá při instalaci kotlů na různé druhy paliva, což otevírá široké možnosti kombinací zařízení;
- automatizace takového systému umožňuje vytvořit skutečně pohodlné a moderní vytápění pro jakékoli počasí mimo okno.
Omezení
- zvýšená cesta chladicí kapaliny různými ohyby a spoji potrubí.
Konečná volba mezi výše uvedenými možnostmi připojení kotle závisí na vašich konkrétních potřebách tepla. Pro přesnější analýzu je vždy nutné uchýlit se k pomoci, doporučením a výpočtům specialistů. Prodejny topné techniky Teplocom nabízejí vysoce kvalitní a cenově dostupné vybavení pro jakýkoli topný systém, který potřebujete. Můžete nás kontaktovat na bezplatné telefonní lince – 8-800-333-57-79 nebo navštívit kteroukoli pobočku Teplocom ve městech Achinsk, Abakan, Krasnojarsk a Tomsk.
