Твердотопливные котлы для дома. Про котлы для водяного отопления Классификация твердотопливных котлов

1. Классификация котлов

• Материал
• Топливо
• Эффективность
• Автономность
• Автоматизация

2. Достоинства и недостатки

• Эксплуатационные расходы
• Удобство использования

3. Установка
4. Заключение

В этой статье мы познакомим читателя с миром современных отопительных установок на твердом топливе. Какими бывают твердотопливные водяные котлы?

Оправдано ли применение именно этого вида топлива экономически? Есть ли у него серьезные недостатки? На все эти вопросы мы постараемся ответить.

Каноническая схема устройства, включающая варочную плиту. Как мы увидим позже – далеко не лучшая конструкция.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЛОВ

Понятно, что все котлы на твердом топливе для водяного отопления характеризуются рядом общих черт. По определению они используют тепло сгорания древесины (как вариант – продуктов его переработки), торфа или угля. Кроме того, температура теплоносителя на выходе из котла не превышает 100 градусов.

По каким признакам эти устройства различаются между собой?

МАТЕРИАЛ

Речь идет о материале, как самого котла, так и его теплообменника – узла, при посредстве которого теплоноситель контактирует с топливником.

Возможны два основных варианта:

• Стальные котлы в среднем несколько дешевле и имеют куда меньшую массу. Однако характеризуются и меньшим сроком службы. Сталь – металл, боящийся коррозии; пламя и весьма агрессивный конденсат стремительно разрушают его.

Однако: качественные твердотопливные котлы отопления российского производства, как и импортные, изготавливаются из жаростойких сортов коррозионно-стойких сталей. Кроме того, топка часто дополнительно защищается футеровкой огнеупорным кирпичом.

• Чугун – материал, в куда меньшей степени боящийся коррозии. Именно поэтому он применяется для изготовления колосников и дверок в печах; именно поэтому чугунные котлы в среднем куда долговечнее стальных.

Цена большего срока службы – большая масса изделий. Как правило, даже котлы скромной (до 16 КВт) тепловой мощности требуют обязательного монтажа исключительно на капитальный фундамент.

Чугун долговечен, но благодаря большой толщине делает устройство очень массивным

ТОПЛИВО

Наиболее универсальны водяные твердотопливные котлы, способные работать на нескольких видах топлива. Без какой – либо адаптации можно, вычистив зольник, закинуть в топку уголь после дров или торфяные брикеты после пеллет.

Однако ориентированные только на один тип топлива устройства, как правило, обладают более высоким КПД. Их конструкция оптимизирована для горения с вполне определенной температурой пламени и влажностью горючего.

Помимо однотопочных, производятся котлы с двумя раздельными топливниками и двумя теплообменниками. Они позволяют сжигать разные типы топлива, которые требуют разного конструктивного исполнения зона горения. В самом деле, горелка для соляры быстро придет в негодность, если будет находиться среди горящих дров.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

КПД у разных типов котлов очень сильно различается. Определяющие этот параметр факторы – температура продуктов сгорания на выходе и количество твердых отходов. В обоих случаях меньше – значит лучше.

Минимальный КПД, часто не достигающий даже 50%, у простейших сделанных своими руками устройств. Да, коробка из стального листа с двумя дверками и змеевиком внутри обойдется совсем недорого; однако для получения необходимого вам количества тепла дров придется сжечь ОЧЕНЬ много.

Фабричное производство твердотопливных котлов опирается на точный расчет их формы и размеров теплообменника. Даже у младших моделей температура продуктов сгорания обычно не превышает 120 градусов. Помимо того, что большее количество тепла отдается теплоносителю, это означает еще и большую пожарную безопасность.

Особняком стоят так называемые пиролизные, или газогенераторные котлы. Как они работают?

• В устройстве присутствуют две топки с теплообменниками в каждой из них. Они сообщаются между собой и размещены одна над другой.
• В верхней топке в условиях недостатка кислорода и высокой температуры дрова медленно тлеют, постепенно распадаясь в золу. Крупных углей при штатной работе котла не остается.

Однако из-за недостатка окислителя горючее сгорает не полностью: оно выделяет большое количество пиролизного газа, состоящего из CO (угарного газа) и летучих углеводородов.

• Этот газ принудительно подается в нижнюю топку, где сгорает уже полностью после того, как к нему подмешивается богатый кислородом воздух.

Так устроен пиролизный котел

Газогенераторные твердотопливные водогрейные котлы имеют очень высокий КПД, достигающий у лучших устройств 95 процентов. Однако они в 1,5-2 раза дороже традиционных конструкций и требуют использования топлива с низкой влажностью. Кроме того, младшие модели работают ТОЛЬКО на дровах.

АВТОНОМНОСТЬ

Устройства традиционной конструкции требуют постоянного присутствия человека – топку нужно загружать каждые 2-4 часа. Профессия кочегара родилась не на пустом месте. Именно это свойство является основным недостатком твердого топлива; отчасти поэтому если доступен магистральный газ – редкий владелец коттеджа задумается о дровах или угле.

Пиролизный котел, однако, в силу принципа своей работы заставляет топливо не сгорать, а тлеть. На одной загрузке котел может работать до 12 часов.

Сравнительно недавно литовская компания Stropuva наладила поточное производство так называемых котлов верхнего горения. Они обеспечивают отоплению еще большую автономность: на сертификации в 2003 году серийная модель после загрузки 50 килограммов топлива отдавала около 6 КВт тепловой мощности около полутора суток.

За счет чего достигается столь длительное время работы?

• Объем топки увеличен и вмещает несколько десятков, а то и сотен килограммов топлива.
• Колосник и зольник отсутствуют.
• Горит только верхний слой загруженного топлива. Воздух для поддержания горения (точнее, тления) подается сверху через подвижный узел, который под собственной тяжестью опускается по мере прогорания дров или угля.
• Пепел уносится с дымом.
• Область тления топлива отделяется от верхней части камеры массивным металлическим диском (жаргонное название – стаскоблин). Над ним к продуктам неполного сгорания топлива подмешивается воздух извне, и они сгорают с выделением остаточного тепла.

Как видим, в своей основе эти устройства представляют собой пиролизные водогрейные твердотопливные котлы, но с серьезными конструктивными доработками. Понятно, что и здесь ценник не порадует экономного хозяина.

Особняком стоят котлы, работающие на пеллетах – прессованных гранулах из опилок. В них проблема автономности решается регулируемой подачей гранул из бункера.

На фото – котел с бункером для пеллет

Однако: помимо дороговизны, у этих устройств есть еще одна проблема. Производство пеллет в нашей стране не налажено; не везде можно обеспечить себя этим видом топлива.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

В классических котлах вся автоматика ограничивается простейшей защитой от перегрева теплоносителя. Механический термостат с помощью рычага тянет за цепочку, прикрывающую заслонку. Скорость поступления воздуха уменьшается; теплоотдача котла снижается.

Простейший способ автоматизировать контроль над температурой теплоносителя

В пиролизных отопителях возможностей куда больше:

• Заслонки с механическим или электрическим управлением и здесь позволяют регулировать тягу;
• Наряду с этим в устройствах с принудительной тягой их тепловой мощностью можно управлять, регулируя обороты вентилятора-дымососа.

Кроме того, возможен контроль не температуры теплоносителя, а температуры воздуха в помещении.

Полезно: недорогие отопительные котлы на твердом топливе российского производства, как правило, управляются примитивным механическим термостатом или вообще только вручную. Не стоит искать среди младших моделей устройства, которые смогут самостоятельно поддерживать комфортную температуру. Однако именно благодаря простоте конструкции они исключительно отказоустойчивы.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСХОДЫ

При текущих российских ценах покупные дрова на втором месте по дешевизне после магистрального газа. Разница между ними невелика – единицы проценто. Понятно, что речь идет о стоимости выработки одного киловатт-часа тепловой энергии.

Уголь дороже, но ненамного.

В пользу дров говорит еще несколько факторов:

• Магистральный газ есть не везде, а отопление сжиженным обходится в несколько раз дороже и по расходам приближается к электрическому отоплению.
• Дрова можно заготавливать самостоятельно, что уменьшит расходы и вовсе до нуля.
• Твердотопливное отопление позволит с пользой утилизировать большую часть бытового мусора. Остальное в условиях загородного дома пойдет в компост и послужит удобрению почвы.

УДОБСТВО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

А вот в этой области – одни минусы.

• Продукты сгорания нужно отводить. Причем коаксиальным отводом – воздухозаборником, как в газовых котлах с закрытой горелкой, утилизацию печных газов реализовать не получится. Нужен полноценный дымоход.

• Котлы на твердом топливе существуют только в напольном исполнении. Они массивны и имеют большие размеры. В большинстве случаев им лучше отвести отдельное помещение.
• Топливо нужно хранить неподалеку от котла, причем под навесом. Сравните это требование с удобством подключения к газу или электричеству.
• Закладка топлива и удаление продуктов сгорания требуются часто. Даже в котлах длительного горения, где зольника нет в принципе, вам между закладками топлива все же придется вычищать поддон. Помимо довольно грязной работы, это означает еще одну вещь: уехать на несколько дней и оставить дом теплым не получится.

УСТАНОВКА

Все устройства обсуждаемого нами типа могут монтироваться самостоятельно. Никакой учет и контроль коммунальных служб не требуется.

Однако пару правил нужно соблюдать.

• Массивные котлы монтируются, как уже говорилось, исключительно на собственный фундамент. Ставить 300-500 килограммов чугуна на деревянный пол точно не стоит.

В общем-то, лучше перестраховаться и с более легкими стальными: к примеру, твердотопливные котлы белорусского производства КСВ 12,5 при скромной мощности в 12,5 КВт весят 180 кг.

• Вторая инструкция связана с пожарной безопасностью. Корпус котла и дымоход при сгорании топлива заметно нагреваются. Рекомендуется ставить котел на расстоянии не меньше полуметра от ближайшей стены.

Если стенки выполнены из горючего материала – они защищаются кирпичом или листом оцинковки с прокладкой асбеста.

Дымоход отделяется от горючих конструкций перекрытия или стен расстоянием не меньше 25 сантиметров.

Так дымоход выводится через деревянную стену

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Много интересного о том, какими бывают твердотопливные котлы – российского производства и импортируемые из-за границы – расскажет видео в конце статьи. Надеемся, что вы найдете там ответы на те вопросы, которые могли у вас остаться.

Твердотопливный котел

Рассмотрим разновидности твердотопливных котлов. В наше время все чаще звучит понятие о дефиците энергоносителей, о том что нужно постепенно переходить на такие источники энергии, как солнечную, ветряную, на энергию бытовых отходов и т. д. Конечно, в крупных городах и окружных центрах использование газа, как основного энергоносителя будет существовать еще длительный период.

Однако, немалая часть населения проживает в пригородных зонах и в сельской местности где альтернативой газу уже сейчас с успехом используется твердое топливо в виде дров, угля и всевозможных брикетов. Вместе с этим все больший спрос в наши дни растет на твердотопливные котлы для дома в которых сжигается вышеперечисленное топливо.

В зависимости от своего предназначения, объемов и других особенностей твердотопливные котлы, если не учитывать различных их модификаций, бываю трех видов:

Кроме того, эти виды объединяют в группы:

а) котлы с автоматической подачей топлива – пеллетные котлы;
б) котлы с ручной загрузкой топлива – чугунные, пиролизные и котлы длительного горения.

Пеллетные котлы

Пеллетный котел ФБРЖ, выпускаемый в России

Свое название этот тип котлов получил от слова пеллеты, что означает специальные топливные гранулы, которые изготовляются из отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства. Пеллеты являются экологически чистым материалом, выделяющие большое количество тепла при сжигании.

Нельзя не упомянуть тот факт, что применение этого вида топлива обходится хозяевам домов и коттеджей значительно дешевле чем использование газа, угля, электричества и жидких видов топлива в виде соляры.

Пеллеты

Конструктивно пеллетные котлы выполнены в виде бункера в который засыпаются пеллеты с последующей их автоматической подачей в камеру сгорания котла, что дает возможность по нескольку дней даже не подходить к котлу. Также в автоматическом режиме происходит процесс розжига и удаление золы. Задача хозяина в обслуживании пеллетных котлов заключается в том чтобы периодически засыпать гранулы в бункер и контролировать удаление золы.

Что касается ценовой политики, то пеллетные котлы можно приобрести, допустим в Москве, по цене от 130 тыс. руб. до 220 тыс. руб. Вполне понятно, что стоимость зависит от мощности котла и его функциональных возможностей.

Чугунные твердотопливные котлы

Чугунные твердотопливные котлы изготавливаются методом литья из высокопрочного материала

Разглядывая этот тип котла, невольно возвращаешься в 70-е годы прошлого столетия, когда отопление жилья частного сектора (коттеджей тогда еще не было) осуществлялось с помощью легендарного котла КЧМ – 1, который массово изготовлялся в г. Киров Калужской области. Котел мог с успехом работать на угле, дровах и других видах топлива.

Впоследствии внутренняя начинка котла в виде колосников удалялась, и заменялась газовой арматурой. И как результат котел, работающий на твердом топливе, превращался в газовый котел, правда, с очень низким к.п. д. В таком виде КЧМ – 1 еще можно встретить сейчас, и довольно часто, в поселках городского типа и селах.

Современные твердотопливные котлы отличаются от аналогов прошлых лет возможностью автоматического поддержания заданной температуры, способностью работать на различных видах твердого топлива: угле, торфе, дровах и брикетах. С применением в конструкции котлов принудительного вентилятора циркуляции теплоносителя (воды в системе) КПД котлов колеблется от 75 до 80 %. Так же как и недалекие (по времени) их типы твердотопливных котлов современные легко переоборудуются под газовые и, кроме того, еще и под котлы, работающие на жидком топливе.

Цена, как и в случае с пеллетными котлами, связана с мощностью котла и фирмой его производящей, но в отличии от первых находится в пределах от 50тыс. руб. до 120 тыс. руб. Например, чугунный твердотопливный котел Protherm Бобер DLO мощностью 19 квт производимый в Словении будет стоить 53 120 руб., а его аналог из Франции De Dietrich CF 124 CSE с запасом мощности в 25 квт – 128 500 руб.

Пиролизные котлы

Пиролизный котел в разрезе

Сам термин пиролиз обозначает разложение продуктов сгорания на сгорание основного топлива (например, дрова) и газ, образующийся при этом сгорании. Котлы, в которых тепло образуется таким образом и называются пиролизными или как их еще называют газогенераторными котлами . Поэтому понятно, что топливом для данного вида котла являются материалы с большим образованием летучих веществ. К таким видам топлива можно отнести дрова и образованные от них брикеты и пеллеты, бурый уголь.

Камера сгорания или, вернее, топка в пиролизных котлах состоит из двух секций: камеры загрузки и камеры сгорания. В первой камере (загрузки) топливо сгорает медленно и пиролизутся, образовывая при этом газы, которые в камере сгорания (второй) под воздействием приточного воздуха разгораются, выделяя основное тепло для нагрева воды в контуре.

По своей сути пиролизные котлы являются экономическими так как в нем сгорает все составляющие топлива. Помимо этого, процесс горения происходит в течении от 12 часов до 30 часов, в зависимости от способа подачи воздуха. Для сравнения для обычных твердотопливных котлов, работающих на древесном топливо, это время составляет порядка 3 часов. Недостатком этого типа котлов является их более высокая стоимость по сравнению с обычными (от 70 до 300 тыс. руб.), сложность конструкции и высокая требовательность к влажности дров.

В заключение можно сказать, что существует еще одна разновидность твердотопливных котлов, которая называется котлами длительного горения . К этой группе можно так же отнести такие типы как пиролизные и пеллетные котлы.

Представляют отличную альтернативу газовым или электрическим отопительным системам. Благодаря использованию различных видов твердого топлива являются универсальными топливными агрегатами, которые отличаются высокой энергоэффективностью. Чтобы выбрать твердотопливный котел, нужно знать какие есть разновидности, чем отличаются, какими преимуществами и недостатками обладают.

Виды твердотопливных котлов

• Котлы длительного горения.

Традиционные твердотопливные котлы являются самыми дешевыми в этом сегменте. Работают такие агрегаты на самых различных видах топлива: дровах, торфе и угле. Топливо сгорает в топке, нагревая теплоноситель. Бывают чугунными и стальными, с ручным или автоматическим способом загрузки топлива. Есть также модели с варочными поверхностями. Существенным недостатком таких котлов является необходимость в частой загрузке топлива и невысокая энергоэффективность. Работа на одной закладке дров длится 3-4 ч, на угле - 5-6 ч, максимальный КПД 75-80%.

Пиролизные котлы , которые называются также газогенераторными, отличаются особенностями конструкции и самого процесса сгорания топлива. Горение происходит в двух камерах: в первой горят дрова, выделяющие в процессе пиролиза газ, который поднимается в верхнюю камеру и там догорает. Для такого способа горения нужен недостаток кислорода при высоких температурах, в таком случае происходит разложение топлива на древесный газ и твердый остаток. При смешивании пиролизного газа с кислородом запускается длительный процесс горения. Это увеличивает длительность работы котла в несколько раз и позволяет автоматически контролировать сам процесс. Время горения одной закладки дров 6-18 ч, а КПД достигает 92%.

Уверенно лидируют среди современных отопительных систем. Главным достоинством таких котлов является процесс верхнего горения. В камеру сгорания загружается топливо, сверху осуществляется подача воздуха, и осуществляется поджиг. Топливо начинает гореть. Форсунка движется сверху вниз, постепенно поджигая все слои топлива. Благодаря этому, горение длится намного дольше, а топливо сгорает полностью. Сама система автоматизирована, что значительно облегчает эксплуатацию данного оборудования. Работа на одной загрузке дров увеличивается до 12-36 ч, а на угле от 2 до 5 суток.

Если рассматривать классификацию твердотопливных котлов по способу сгорания топлива и удаления дымовых газов, то их делят следующим образом:

В первом случае контроль процесса горения осуществляется с помощью тягового термостатического регулятора без принудительной подачи воздуха, а удаление продуктов горения происходит за счет тяги в дымоходе. Такие котлы имеют открытую камеру горения. Они затягивают воздух прямо из помещения, где находятся. Естественная тяга образуется из-за падения давления в самом дымоходе. Разница давлений позволяет перемещаться потокам горячего и холодного воздуха. Для этого должна быть хорошая вентиляция в помещении котельной, дымоход иметь длину не менее 5 м. Котлы с естественной тягой имеют целый ряд очевидных преимуществ: простота конструкции, дешевизна и энергонезависимость. К недостаткам можно отнести сложность контроля и обеспечения корректной работы таких устройств.

Во втором случае используются котлы с закрытой камерой сгорания. В таких устройствах забор воздуха снаружи происходит принудительно, с помощью встроенных вентиляторов. Управляя работой такого вентилятора, можно контролировать и изменять работу самого котла. Существуют и специальные устройства, так называемые дымососы, которые выводят дымные газы. Они могут устанавливаться, как в помещении, так снаружи. Недостатком является большое количество потребляемой электроэнергии. Если котел небольшой мощности, то для принудительной вентиляции вполне достаточно дутьевого вентилятора. Такие модели котлов не требуют установки дымохода большой длины, а его диаметр может быть меньше, чем у котлов с естественной вентиляцией.

Различают твердотопливные котлы и по типу теплообменника , их разделяют на:

• стальные;
• чугунные.

Стальные котлы изготавливают из стали высокого качества мало подверженной коррозии. Толщина пластин должна быть не менее 4 мм. В таких котлах может применяться любой способ горения: верхний или нижний. Для увеличения эффективности в качестве теплозащиты применяют высокотемпературную минеральную вату, которую размещают между обшивкой и теплообменником. Котлы из стали имеют много положительных качеств, к ним можно отнести:

• Ударопрочность;
• Стойкость к температурным колебаниям и перепадам давления;
• Надежность при эксплуатации;
• Разнообразие конструктивных решений;
• Простота очистки теплообменника;
• Возможность автоматизации и усовершенствований;
• Приемлемая цена.

Недостатком стальных котлов является:

• Подверженность коррозии;
• Прогорание;
• Небольшой срок службы относительно чугунных моделей.

Чугунные твердотопливные котлы изготавливают из высокопрочного сплава железа и углерода с добавлением множества других компонентов. Состоят они из отдельных секций соединенных между собой с помощью специальной резьбы и герметика. От их количества зависит мощность самого оборудования. Если какая-либо часть выходит из строя, ее заменяют. К достоинствам чугунных котлов можно отнести:

• Длительный срок службы;
• Стойкость к коррозии;
• Ремонтопригодность;
• Одинаковая мощность при меньших габаритах;
• Возможность сжигать любой вид топлива.

• Низкая устойчивость к перепадам температур;
• Восприимчивость к механическим воздействиям.

Выбирая тип твердотопливного котла, следует обратить внимание на вид топлива, который в нем применяется. Современные модели могут работать на разных видах энергоносителей. Это могут быть обычные дрова, щепа или опилки, торфяные брикеты или уголь различных видов и сортности. Особой популярностью пользуются , которые отличаются высокой производительностью и экологичностью.

Комплект такого оборудования состоит из следующих конструктивных элементов: бункера, автотранспортера и горелки. С помощью транспортера пеллеты подаются в горелку, затем поджигаются, и котел начинает функционировать в автоматическом режиме. От объема бункера зависит продолжительность его работы, которая может достигать нескольких месяцев. Ни один из твердотопливных котлов не может работать так долго без обслуживания. Процесс горения в таких котлах происходит под воздействием высокого давления. Воздух нагнетается принудительно, и гранулы сжигаются практически полностью. Благодаря использованию шнековой передачи, пеллеты загружаются в бункер постепенно. Как только прекращается подача топлива, котел затухает. Котлы на пеллетах различаются по типу горелок. Горелочные устройства бывают ретортными и факельными. Оба типа горелок работают автоматически и обеспечивают надежную и бесперебойную работу оборудования.

К плюсам пеллетных котлов можно отнести:

• Высокий уровень теплоотдачи (КПД до 92%);
• Экологичность (минимум вредных веществ выбрасывается в атмосферу);
• Высокая степень автоматизации;
• Продолжительное время горения энергоносителя;
• Возможность модернизации (дополнительные терморегуляторы);
• Удаленное управление (модуль GSM).

Особого упоминания заслуживают традиционные твердотопливные . Такие теплогенераторы практичны, не слишком требовательны в обслуживании, могут работать на разных видах топлива, отличаются высокой надежностью и функциональностью. Такие агрегаты могут модернизироваться и оснащаться автоматическими системами контроля и подачи топлива. Приемлемая цена также является большим плюсом в пользу покупки такого оборудования. Главным недостатком является маленькая загрузочная камера, а, следовательно, малая длительность горения одной закладки дров (3-4 ч).

Твердотопливные имеют наиболее высокие показатели теплоотдачи, что является огромным преимуществом по сравнению с их аналогами на других видах топлива. Двухконтурные модели могут отапливать дом и нагревать воду для использования на кухне или ванной комнате. Существуют котлы смешанного типа, которые могут работать, как на угле, так и на других видах твердого топлива. Многие современные агрегаты имеют автоматическое управление, оснащены целой системой датчиков, которые контролируют процесс горения. Котлы длительного горения достигают максимальной производительности, если работают на угле.

И используют самое дешевое и доступное топливо, которое является отходами деревообработки. Существует возможность автоматизации работы данного оборудования, в некоторых случаях топливо можно загружать только один раз в год. Удобно устанавливать вблизи и на самих деревообрабатывающих предприятиях для организации безотходного производства. В индивидуальном доме котлы такого типа также позволяют достичь высокой эффективности и сэкономить на энергоносителе. Такие котлы в основном работают в автоматическом режиме, однако имеют различные конструкции топок. Применяются слоевые топки снабженные обычными стационарными колосниковыми решетками и оборудованные движущимися колосниками. Есть варианты котлов с вихревыми топками, которые регулируются воздушным поддувом, с разными режимами подачи топлива.

Работают на биотопливе в виде прессованных отходов самых разных форм и содержания. Это может быть прессованная шелуха подсолнечника, гречихи, измельченные опилки, щепки и угольная пыль. В виде кирпичиков, цилиндров или неправильного многогранника. Твердотопливный котел может работать только на брикетированном топливе или быть универсальным. Такой вид энергоносителя удобен в использовании и при транспортировке, является экологичным и простым в применении. При сгорании не выделяются вредные вещества, в том числе и сера, количество золы не более 10% от общего объема сгоревшего сырья, не содержит вредных примесей и может использоваться, как удобрение. КПД котлов на брикетах достигает 90%.

Конструкции твердотопливных котлов отличаются для разных типов котлов. Просто и понятно устроен котел прямого горения. Он состоит из следующих конструктивных элементов: корпус, камера сгорания, теплообменник, дымоход, зольник, поддув воздуха.

• Для корпуса используется жаропрочная сталь, толщина листа которой не менее 4-5 мм.;
• Теплообменник может быть изготовлен из чугуна или из стали;
• Камера сгорания продолжается камерой отвода дымных газов;
• Теплообменник выполняет функцию приема и подогрева остывшего теплоносителя.

Рассмотрим подробней, как работает твердотопливный котел .

• В камеру сгорания загружается топливо и поджигается;
• Во время сжигания топлива образуются дымовые газы, которые поднимаются вверх, а затем отводятся через дымоход;
• Теплообменник нагревается от горячего воздуха, и греет воду;
• Вода после нагрева попадает в отопительную систему, а после остывания возвращается обратно.

Схема твердотопливного котла выглядит следующим образом:

• В нижней части котла расположен зольник и поддувало;
• Над зольником установлена колосниковая решетка;
• Над топкой расположен теплообменник.

Такой котел вполне можно собрать самостоятельно, воспользовавшись схемами и чертежами, которых вполне достаточно в открытом доступе. Но стоит ли тратить время и силы, если есть отличные варианты твердотопливных котлов, которые удовлетворят даже самого требовательного покупателя. Известные производители гарантируют качество своих изделий и длительный срок эксплуатации. Но главным аспектом всегда была и остается безопасность, это необходимо учитывать при сборке такого агрегата собственными силами.

Теперь, когда известно практически все о твердотопливных котлах, можно приступить к расчетам необходимой мощности для обогрева помещений. Исходя из этих расчетов, уже принимать окончательное решение, какой твердотопливный котел выбрать для дома.

Для этого следует иметь следующие исходные данные: площадь постройки, высота перекрытий. Необходимо также учесть потери тепла за счет дверных и оконных проемов, толщину стен и материал, из которого построен сам дом, климатические условия и среднюю температуру в холодное время года. Лучше, если такими подсчетами займется специалист, но и самостоятельно сделать приблизительный расчет мощности котла будет не очень сложно.

Считается, что для отопления дома с хорошей теплоизоляцией, общая площадь которого составляет 100 м², необходимая мощность оборудования должна составить 10 кВт. Но не следует забывать о запасе мощности в 1-2 кВт. А если в системе используется бойлерная мощность, то расчетное значение увеличивается вдвое, так как приходится расходовать энергию на обогрев помещения и на нагрев самой емкости.

Сравнивая разных видов, нужно учитывать и такой критерий, как механизм загрузки топлива. Загрузка бывает автоматической и ручной. Котлы, с автоматической загрузкой топлива, оборудуются специальным бункером, в котором и хранится достаточно большой объем топлива. Автоматика обеспечивает максимальный комфорт и минимум усилий. Одной загрузки в такую емкость вполне хватает на несколько суток, что очень удобно при непрерывной эксплуатации такого оборудования.

Размеры бункера зависят от свободной площади в котельной, возможностей и желания хозяев. Чем больше емкость, тем меньше загрузок. Для загрузки топлива используется либо шнековая, либо поршневая подача. Оба вида удобны и позволяют надолго обеспечить стабильную работу отопительной системы.

Котлы с ручной загрузкой намного дешевле, но требуют постоянного внимания и контроля количества топлива. При покупке котла необходимо учесть, есть ли в котельной доступ к электрической сети. Если нет, тогда следует остановить свой выбор на энергонезависимой модели с ручной загрузкой топлива.

В тех случаях, когда питание в сети нестабильно, случаются частые скачки и отключение электроэнергии, необходимо использовать стабилизатор напряжения или источник бесперебойного питания. Это поможет сохранить дорогостоящее оборудование и обеспечить его эффективную работу на долгие годы.

Еще одним важным критерием выбора твердотопливного котла считается безопасность такого оборудования. Главной функцией, на которую следует обратить внимание при покупке теплогенератора, наличие сигнализации и автоматического отключения при возникновении аварийной ситуации. Благодаря экстренному отключению, можно не беспокоиться о перегреве котла или разрыве труб.

Большое значение имеет также стоимость такой установки. На рынке представлены самых разных ценовых категорий. Каждый покупатель может выбрать оптимальный вариант. Однако следует помнить, что не всегда экономия оправдана. Покупая дешевый продукт от неизвестного производителя, можно потерять значительно больше. Известный бренд гарантирует качество продукции, его полную комплектацию и наличие всех сопровождающих документов. В случае поломки оборудования, можно обратиться к производителю или официальным представителям на месте, чтобы провести замену или гарантийный ремонт.

Классификации твердотопливных котлов.

По способу сжигания топлива и типу камеры сгорания.

1. Объемный. Способ подразумевает измельчение угля в шаровых мельницах до микронного уровня с последующим сжиганием угольной пыли. Высота котлов достигает 30 м, мощность 100 мВт и более. Используются пылеугольные горелки.

2. Слоевой , подразделяется на котлы нижнего горения и верхнего. Котлы нижнего горения называют шахтными, так как имеют верхнюю загрузку. Они вместительны, горит не весь слой топлива, а только его нижняя часть; Котлы верхнего горения имеют вертикальную, цилиндрическую конструкцию, с большой загрузочной камерой. Горение происходит сверху вниз длительное время. Но по мере горения горящий слой уходит вниз и изменяется площадь поверхности теплообмена, что сказывается на его заявленной мощности.

3. Газогенераторный («пиролизные», двухкамерные котлы).

4. На чугунных колосниках , неподвижных и с приводом.

5. На стальной водотрубной решетке.

6. В псевдо кипящем слое .

По способу управления котлом.

1. Ручное;
2. Механическое (терморегулятором с рычагом и цепочкой , регулирующий поток воздуха в котел, в зависимости от достижения заданной на регуляторе температуры);
3. Автоматическое , при помощи микроконтроллера, который управляет потоком воздуха при помощи дымососа, а также управляет подачей топлива на колосник.

Теория горения угля.

При нагреве угля из него в первую очередь выделяется влага, которая испаряется и в виде пара удаляется в дымоход.

По мере роста температуры уголь начинает выделять газообразные летучие компоненты () , которые сгорая, разогревают уголь . После их выделения остается твердый остаток, кокс , состоящий из углерода и золы. Выделившиеся газы , быстро сгорая, дают примерно 10% тепла от всего баланса температур.

Таким образом, основное приходится на углерод , находящийся в твердом остатке угля .

Воздух, подаваемый для горения угля делят на первичный и вторичный.

• Первичный воздух подается через колосники в топочную камеру, где происходит коксование угля.
• А на выходе коксового газа из топочной камеры, для его полного сгорания, требуется подавать вторичный воздух.

Для наиболее эффективного сжигания топлива, необходимо управлять этим процессом, т.е. регулировать интенсивность горения, как угля, так и коксового газа.

Рассмотрим процесс сгорания топлива в реальном котле.

Уголь в котле горит на колоснике, через который поступает воздух за счет тяги дымовой трубы или за счет дымососа, что создает разряжение в камере горения.

Нагрев теплоносителя происходит при передаче тепла теплообменнику.

Виды :

• электромагнитным излучением пламени , которое облучает теплообменник;
• конвекцией , при прохождении раскаленных дымовых газов при их удалении тягой из котла через трубы теплообменника. В трубах теплообменника, установливают турбуляторы, которые закручивая газы, многократно увеличивают длину пути, время и количество упругих соударений молекул дымовых газов в дымогарных трубах теплообменника, что способствует более эффективному теплообмену;
• по твердому телу , при непосредственном касании раскаленного угля частей теплообменника.

Из всех указанных трех типов передачи тепла наиболее эффективным является электромагнитное излучение пламени , за счет большого градиента температур.

Вторым по значимости идет механизм теплопередачи дымовыми газами, поэтому для поддержания коэффициента полезного действия котла, необходимо содержать части теплообменника чистыми от смол и сажи.

Площадь контакта раскаленного угля с теплообменником небольшая, поэтому по значимости, этот механизм стоит на последнем месте.

Высокий КПД котла - чистый теплообменик.

1. Чтобы исключить загрязнение теплообменника, на выходе из котла рекомендуется установить . В межсезонье, когда необходимо снижать температуру теплоносителя в системе отопления до 30-70°С, он позволяет поддерживать температуру теплоносителя в котле выше температуры конденсации смол (85-90°С), чем исключает загрязнение теплообменника и его дальнейшую трудоемкую чистку.
2. С целью исключения конденсации смол и сажи на теплообменнике также рекомендуется подключать дополнительный насос для подмешивания во входной патрубок («обратки»), горячей воды с температурой 90ºС из патрубка выходного. Это позволяет повысить температуру нижней части теплообменника котла.

Вышеперечисленные, решения позволяют исключить загрязнение котла, соответственно избавить пользователя от постоянной его чистки.

При соблюдении данных указаний, теплообменник котла будет чистым, что позволяет держать температуру дымовых газов на рабочих значениях, на уровне 100-150°С. Это повышает эффективность сгорания топлива и КПД котла, снижает стоимость получаемого тепла.

При загрязнении теплообменника резко уменьшается передача тепла теплоносителю, падает КПД котла. Это приводит к повышению температуры дымовых газов до 200-300°С, что указывает на необходимость чистки теплообменника.

Причиной приводящей к загрязнению смолами теплообменника, являются периодические остановки работы котла, его остывание и повторный розжиг, что является нежелательным по этой причине.

Вот, и нашлись умные головы, которые создали современные твердотопливные котлы длительного горения. Потребители этого оборудования, как выяснилось, уже давно стояли за ним в очереди, ожидая его появления. И, получается, в наше время, твердотопливные котлы актуальны, как альтернативные источники отопления.

Виды твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы делятся на несколько групп. Они различаются по типу применяемого топлива (гранулы, уголь, дрова, торф), способу его подачи (автоматическая загрузка или ручная) и по конструкции, определяющей метод и соответствующее время горения. С типом применяемого топлива все, более или менее, ясно. А про котлы, которые различаются по способу подачи топлива, скажем несколько слов.

Твердотопливные котлы с ручной загрузкой

Они, в свою очередь, различны по способу сжигания топлива:

Котлы долгого горения циклического типа . В этих агрегатах используется запатентованный способ верхнего горения топлива. Оно происходит не как обычно снизу вверх, а наоборот - сверху и вниз. Область горения по мере сжигания топлива перемещается ниже. Автоматическая телескопическая система подачи воздуха доставляет его в зону горения. Конструктивное решение этих котлов достаточно оригинальное, простое и надежное. Существуют котлы, длительность работы которых при единичной закладки топлива может достигать на дровах 70 часов, а на угле 7 суток.

Пиролизные (газогенераторные) котлы. Режим длительного горения в этих устройствах достигается за счет особого, пиролизного, метода сжигания древесного газа. Газ выделяется из дров в условиях высокой температуры и недостатка кислорода. Такой способ сжигания позволяет избежать образования сажи, дает минимальное остаточное количество золы и обеспечивает почти полное сгорание топлива. Время работы такого котла от единичной закладки дров составляет 8-10 часов, но пиролизные котлы обладают рядом своих преимуществ.

Пеллетные котлы с автоматической подачей топлива

В таких агрегатах длительное горение без вмешательства человека достигается благодаря использованию пеллет - гранулированного топлива. Эти биогранулы засыпают в бункер. А подача их в зону горения осуществляется по мере необходимости автоматически, что в сочетании с автоподжигом и регулировкой температуры дает возможность получать максимально автоматизированный процесс обогрева. В результате к котлу можно не подходить неделями. Пеллеты производят из отходов, которые мелко измельчают и прессуют. Их источниками служат стружки, опилки и тому подобное, скорлупа орехов, лузга семечек, косточки, жмых и так далее. При необходимости, когда пеллеты отсутствуют, можно топить подобные котлы углем и дровами. Пеллетные устройства получили достаточно широкое применение и их, как правило, выделяют в самостоятельный вид.

Преимущества твердотопливных котлов

Современные твердотопливные котлы - это сочетание лучших инновационных технических решений. Газ есть, далеко, не везде, и расширять область его доступного применения особо не торопятся. Современному бизнесу, владеющему российскими природными ресурсами, гораздо выгоднее продавать газ за пределы нашей страны, чем отапливать им соотечественников. А твердое топливо доступно везде и стоит недорого. Твердым топливом обогревать жилище значительно дешевле, чем электричеством или дизельным. Не требуется постоянный контроль над режимом горения - не нужно следить за температурой, подбрасывать топливо и регулировать подачу воздуха. Все современные агрегаты в той или иной степени автоматизированы. Процесс горения без вмешательства человека может продолжаться неделями, поэтому такие котлы и называют устройствами длительного горения.

Энергозависимость твердотопливных котлов

Практически, все устройства длительного горения зависят от электрической энергии. Непосредственно сами котлы (большинство моделей) не нуждаются в электропитании, например, дровяные Стропува. Но для оптимальной работы отопительной системы и котла необходимо функционирование электрического циркуляционного насоса.

При самотечном (гравитационном) отоплении без принудительной циркуляции теплоносителя система теряет в экономичности и эффективности. Кроме того, она будет забиваться сажей, и потечет конденсат, что, в конце концов, закончится преждевременным выходом котла из строя. На случаи перебоев с электроэнергией необходимо предусмотреть источник резервного бесперебойного питания – к примеру, аккумулятор с преобразователем.

Идеальные условия для работы твердотопливных котлов

Чтобы котел отопления на твердом топливе прослужил положенный ему срок и принес ожидаемую пользу, требуется:

Наличие котельной. Это не помещение, а комплекс оборудования, который обеспечит оптимальную работу агрегата во всех режимах его эксплуатации – во время запуска, в процессе отопления и в момент остановки. Каждому виду котла требуется свое оборудование, но общим является оснащенность циркуляционным насосом, расширительным баком, гребенкой и группой смешивания.

Правильно рассчитанный и выполненный дымоход. Избыточная или недостаточная тяга пагубна для котла.

Правильно организованная система отопления - радиаторы и трубы.

Желательно наличие бойлера горячего водоснабжения.

Кроме того, грамотный монтаж отопительной системы обеспечит ее долгую и безотказную службу.

Продолжение следует