Котлы отопления твердотопливные

Когда возникли котлы отопления на твердом топливе? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо глубоко окунуться в историю развития отопления.

Ведь человек использует твердое топливо фактически с начала своего «разумного» существования. И если раньше для этого использовался костер, очаг, а затем каменная печь, требующие постоянного внимания и подпитки топливом, то сегодня их функцию могут выполнять простые или полностью автоматизированные котлы отопления на твердом топливе.

Принцип их действия основан на получении тепла при сгорании твердого топлива и передачи его теплоносителю (воде), циркулирующему в системе отопления. Такие отопительные устройства устанавливают там, где нет возможности отапливаться газом или электроэнергией (часто с финансовых соображений).

Часто в проекте отопительной системы частного дома или офисных помещений используют комбинацию различных котлов. Например, основной отопительный агрегат работает на газе, а котел на твердом топливе используется, как аварийный при перебоях в газоснабжении. Или наоборот — газовый котел — альтернативный вариант.

В этой статье мы раскроем тему классификации котлов отопления на твердом топливе, рассмотрим их основные параметры, дополнительные устройства, расширяющие их функциональные возможности. В общем, раскроем базовые понятия об этой технике, для того, чтобы Вы могли сделать при необходимости покупки правильный выбор.

Интересно знать!

Авторство в создании водяного отопления неформально принадлежит Мартину Тривальду из Швеции. Он, работая надзирателем угольных копей, впервые использовал водяное отопление для обогрева теплицы. Только через столетие в 1820 году аналогичный способ отопления стали использовать в частных домах Англии, позднее в других странах.

Что такое твердое топливо?

В современных котлах в качестве твердого топлива используются:

• дрова;
• древесная щепа;
• каменный уголь;
• бурый уголь;
• торфяные брикеты;
• биотопливо (пеллеты).

Использование этих веществ для отопления экономически оправдано при доступе к дешевым вариантам твердого топлива. Самым «модным» и удобным на сегодняшний день твердым топливом становятся биотопливные пеллеты — это прессованные в виде маленьких брикетов древесные отходы.

Разберемся с типами котлов отопления на твердом топливе

Независимо от того простой это котел или с механической подачей топлива и системой самоочистки, они все равно требуют к себе внимания человека и его участия в процессе их «жизнедеятельности», а также соблюдения строгих правил техники безопасности при их эксплуатации.

По виду материала, из которого они изготовлены, различают два типа котлов:

• стальные;
• чугунные.

У каждого из видов есть свои слабые и сильные стороны!

Например, стальные котлы менее восприимчивы к перепадам температуры, но он сильно подвержен коррозии.Чугунный котел считается «долгожителем» по сравнению со стальным, но он хрупок, боится перегрева, медленно прогревается.

В процессе эксплуатации необходимо следить за наличием воды в «водяной» рубашке котла. Ее отсутствие (что маловероятно, но…) может вызвать перегрев и деформацию котла.

По механизму сжигания твердого топлива, в частности дров, котлы можно разделить на две группы:

• котлы классического горения
• котлы длительного горения
  • пиролизные,
  • тлеющие.

К первой группе относятся большая часть простых чугунных и стальных котлов на твердом топливе, внутри которых проходит неконтролируемый обычный процесс горения.

Кое-какая «автоматика» все-таки присутствует в таких котлах. В них может быть установлен датчик для контроля температуры воды в котле, соединенный механически (цепочкой) с воздушной заслонкой, влияющей на интенсивность процесса горения в топке.

При превышении температуры воды выше допустимого предела, заслонка закрывается, замедляя процесс горения. Дальнейшее понижение температуры воды приводит к постепенному открыванию заслонки.

В более продвинутых моделях стоят электронные датчики температуры и контроллер, анализирующий их данные и управляющий работой дополнительного наддувного вентилятора. Это приносит существенную долю комфорта в работу с такими котлами отопления на твердом топливе.

Преимущества:

• простота в обслуживании;
• относительно низкая стоимость;
• возможность работать автономно (без электричества);

Недостатки:

• необходимость довольно частого пополнения топливом. Периодичность: 3-8 часов.

Котлы такого типа часто используют в системе с баком-теплоаккумулятором, что позволяет держать температуру воды еще некоторое время после затухания котла.

Среди производителей котлов отопления на твердом топливе «классического» горения хорошо зарекомендовали себя: SAS, Aton, Wichlaczh, Sime, Galmet, Biasi.

Котлы второй группы называются пиролизными или тлеющими.

Пиролизные котлы используют принцип газифицированного сжигания древесины. Это котлы с длительным временем горения на одной «заправке» (около 10-12 часов) и высоким КПД (до 92%), обусловленными тем, что сначала под действием высокой температуры из древесины выделяется древесный газ, который затем сжигается во второй топке.

Такие котлы — высокотехнологичные устройства, «напичканные» электроникой. Кстати, топка у них керамическая, способная долгое время сохранять тепло, снабжена вентилятором, регулирующим интенсивность горения. Он же облегчает растопку котла и делает комфортной загрузку новой партии дров, предотвращая попадание дыма в помещение.

Недостатки присутствуют: высокая стоимость котлов, относительно малый объем рабочей камеры для загрузки.

Европейскими лидерами в производстве пиролизных котлов признаны чешские торговые марки Atmos и Verner. Их продукцией Вы будете довольны на 100%.

Принцип работы твердотопливного пиролизного котла

Котлы «тлеющего» типа в своем принципе работы используют явление тления верхней части топлива. Этот процесс может «растянуться», в случае использования дров, до 30 часов. А прибалтийский производитель Stropuva в своем арсенале имеет модель универсального назначения с обозначением «U», способную до 5 суток «продержаться» на угле. Кроме этого, котлы тлеющего типа относительно недороги.

К недостаткам таких котлов отнесем «требовательность» к топливу:

• влажность (дерева) до 15-20%, уголь высшего качества;
• длина до 60 см;
• мощность до 40кВт.

Производители – Прибалтика Stopuva и Candle.

Необходимую мощность твердотопливного котла приблизительно рассчитывают, исходя из пропорции: на 10 м² площади утепленного помещения с потолками до 3 м – 1 кВт мощности котла. За точными цифрами обратитесь к профессионалам.

Важно! Излишняя мощность котла может быть полезна только при использовании некачественного топлива, например, не достаточно сухих дров.

plusteplo.ru

Как устроен твердотопливный котел

Чтобы понимать, как функционируют котлы на твёрдом топливе, необходимо знать о том, как они устроены. Данные конструкции состоят из следующих компонентов:

• Топочная камера. Именно сюда происходит загрузка топлива, которое, сгорая, выделяет необходимое тепло. Данная камера оснащается специальной дверцей.
• Колосниковая решетка. Именно на нее укладывается топливо при загрузке. Когда оно прогорает, то зола попадает в зольник, расположенный снизу.
• Прочистной люк, который используется для того, чтобы очищать котел от продуктов горения.
• Теплообменник, посредством которого и нагревается теплоноситель. Данный компонент выполнен в виде большой емкости, по которой проходят дымогарные трубы. Газы, выделяющиеся при горении топлива, циркулируют по трубам системы, благодаря чему в теплообменнике нагревается теплоноситель.
• Терморегулятор, посредством которого определяется скорость прогорания топлива.

Важно! Вышеперечисленные элементы считаются в таких конструкциях основными. Однако помимо них такое оборудование может включать в себя дополнительные компоненты, в значительной степени облегчающие эксплуатацию системы. К ним относятся газовые горелки, регуляторы тяги, термостатические клапаны и т. д.

Регулятор тяги выступает очень важным компонентом, посредством которого осуществляется регулировка температуры внутри подающего трубопровода. Благодаря ему в топочной камере происходит контроль воздуха. Под нагревом происходит расширение данного оборудования, в результате чего оно воздействует на заслонку, несколько приоткрывая ее.

Важно! Работа котлов с регулятором тяги может происходить автоматически, без контроля человека. Регулятор — это устройство небольших размеров, размещаемое на передней стенке котла. Когда котел запускается, то регулятор следит за тем, чтобы рабочая температура держалась в пределах 65–90 градусов по Цельсию.

Газовая горелка может работать на сжиженном или природном газе. Ее наличие в системе обеспечивает несколько важных преимуществ:

• Процесс розжига не превышает нескольких секунд.
• Простота конструкции, благодаря чему оборудование получает необходимую надежность.
• Высокий уровень безопасности.
• Возможность использования в котлах различных типов.
• Эксплуатация в помещениях закрытого типа.

Благодаря наличию термостатического клапана обеспечивается быстрый отвод тепла в случае перегрева котла. В этом случае, чтобы охладить аппарат, происходит спуск нагретого теплоносителя из системы, место которого заполняется холодной водой.

Важно! В устройствах с чугунным корпусом контур охлаждения размещается на подаче, а в стальных аналогах — внутри корпуса.

Как работает твердотопливный котел

Твердотопливные котлы кроме древесины могут использовать в своей работе разные виды топлива. Это могут быть пеллеты, торф, уголь и т. д. Цикл работы котла классической конструкции включает в себя три фазы:

1. Розжиг. Работа оборудования начинается с розжига. На данном этапе происходит резкое возрастание температуры в камере (до 600 градусов по Цельсию). Повышается температура также и в топочном обменнике, достигая значения в 40–70 градусов. В данном случае очень многое определяется параметрами системы.

Важно! При минимуме возможно возникновение теплового удара, который может иметь негативные последствия как для теплообменника, так и для системы.

гунные теплообменники способны выдерживать такие нагрузки в течение длительного периода, но со временем они попросту лопаются. При быстром прогреве на фоне небольшой скорости жидкостной циркуляции возможно закипание жидкости, вследствие чего отопительная система испытывает гидравлический удар. Наибольшей уязвимостью к такому явлению отличаются трубы из пластика. На начальном этапе работы оборудования происходит следующее: воздух в помещении остается холодным, но трубы уже достаточно прогреты. Потому правильный расчет всех показателей является очень важным.

2. Второй этап характеризуется прогревом теплоносителя. Повышаясь, температура в топке достигает значения в 1000–1300 градусов. На данном этапе очень важен контроль за прогревом теплоносителя, который может разогреться до 95 градусов, что является опасным для системы. Регулировать степень прогрева можно посредством специальной задвижки, которая обеспечивает подачу воздуха в систему.

Совет! Необходимо контролировать температуру теплоносителя до того момента, пока топливо полностью не прогорит. Данная фаза характеризуется прогреванием труб и нагреванием воздуха в помещении.

3. На третьем этапе происходит прогорание топлива. Когда топливо полностью прогорает в конце цикла, то образуются тлеющие угли. На фоне этого снижается и температура в системе, достигающая 400–500 градусов. И именно такой температурный режим является наиболее комфортным для системы. Наблюдается медленное остывание теплоносителя, при котором остывает и воздух в помещении.

Важно! Когда образуются тлеющие угли, ускоряется процесс охлаждения как теплоносителя, так и воздуха в помещении.

По результатам рассмотренных выше циклов работы, можно сделать вывод, что твердотопливные котлы отопления характеризуются одной особенностью — температурной цикличностью. И дабы максимально снизить температурный разброс, необходимо периодически закладывать в систему новую порцию топлива.

Решение данной проблемы было реализовано в автоматических котлах. В таких конструкциях подача топлива и наддув вентилятора горелки осуществляются в автоматическом режиме. Обычные же варианты конструкций требуют постоянного контроля.

Принципы работы, применяемые в твердотопливных котлах

Различают несколько вариантов твердотопливных котлов. Отличия в данном случае заключаются в принципе сжигания топлива, от чего в немалой степени зависит и время работы от одной загрузки.

Классические модели

Такое оборудование оснащается большой топкой, где сжигание топлива происходит естественным путем. Такие конструкции предусматривают использование специального датчика, который осуществляет контроль температуры теплоносителя.

Важно! Котлы классического типа характеризуются очень простой конструкцией, благодаря чему значительно упрощается их эксплуатация и снижается стоимость. Такие агрегаты являются нетребовательными к топливу и могут работать на дровах, угле, брикетах и прочем подобном сырье.

Данные конструкции имеют некоторые недостатки:

• Низкий КПД в сравнении с котлами длительного горения.
• Недолгое время горения: не более восьми часов работы на одной закладке.
• Из-за неоптимального процесса горения появляется повышенная зольность.
• Отопительные режимы плохо поддаются автоматизации.

Совет! Из вышеописанных недостатков устранить можно только один. Проблема с частой загрузкой может быть частично решена посредством установки специального бака, который способен снизить вероятность температурных перепадов, благодаря накапливанию тепла. Такая емкость является цельнометаллической и должна обладать хорошими показателями теплоизоляции. Расчет объема такого резервуара производится зависимо от отопительной системы, а также мощности оборудования.

Конструкции длительного горения

Агрегаты длительного горения не имеют недостатков, свойственных их обычным аналогам. Они бывают двух видов:

1. В конструкции пиролизных котлов присутствует две камеры сгорания. Особенность их работы в том, что горение топлива осуществляется в условиях недостаточного количества кислорода. Температура в камере повышается, провоцируя выделение древесного газа. Этот процесс называют пиролизом. Далее газ проникает во вторую камеру, где и происходит его сгорание при избытке кислорода. Благодаря данной особенности, система в итоге имеет очень высокий КПД, доходящий до 90%.
2. Агрегаты «тлеющего» типа. Такие конструкции оснащаются встроенной водяной рубашкой, которая устанавливается по периметру агрегата. В данном случае топливо горит не снизу вверх, как обычно, а сверху вниз, что наряду с большим объемом камеры сгорания (до 100 литров) обеспечивает продолжительный процесс работы оборудования.

Твердотопливный котел горения пиролизного типа способен обеспечить полное прогорание топлива. Очистка системы от золы при этом проводится не чаще раза в два-три дня. Обладая относительно небольшим расходом топлива, такие конструкции способны работать на одной загрузке около 12 часов.

Также к достоинствам таких агрегатов относится:

• Возможность в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру теплоносителя.
• Система, контролирующая процесс горения, может быть автоматизирована.
• Отопление дома твердотопливным котлом такого типа может предполагать использование наряду с дровами и других видов твердого топлива.

Важно! Недостатки пиролизных котлов заключаются в высокой стоимости такого оборудования и требованиях к допустимой влажности используемого сырья. Также следует помнить и то, что такие установки являются энергозависимыми, а потому могут использоваться не во всех ситуациях.

У моделей тлеющего типа также имеются свои преимущества:

• В зависимости от модели, такие конструкции способны работать до 5 суток на одной закладке. Естественно, в данном случае длительность работы зависит от вида и качества топлива. Дольше всего горит уголь.
• В сравнении с пиролизными, такие котлы имеют меньшую стоимость.

Из недостатков следует выделить высокую требовательность к топливу. Использовать в котлах тлеющего типа можно лишь древесину, влажность которой составляет до 20%. Также не допускается к использованию топливо, содержащее большое количество смол. Если же оно все же используется, то систему придется прочищать значительно чаще, что приводит к снижению срока службы автоматики.

Лучшие производители котлов

Сегодня котлы для отопления частного дома производятся рядом фирм. Чтобы приобрести действительно качественный вариант, необходимо обратить внимание не только на технические характеристики выбираемого агрегата, но и на бренд. Наиболее популярными являются следующие производители:

• Будерус. Немецкая компания, специализирующаяся на производстве высококачественного отопительного оборудования. Является одним из лидеров европейского рынка.

• Висман. Итальянская компания, образованная в 1917 году. Сегодня производитель является настоящим ветераном рынка отопительного оборудования, имея 22 завода, расположенных по всему миру. Ежегодно компания внедряет в производство своей продукции новые технологии, что позволяет ей создавать наиболее качественные отопительные агрегаты при относительно невысоких ценах.

• Лемакс. Компания, производящая твердотопливные котлы, оснащенные стальными теплообменниками, располагается в Таганроге. Котлы российского производства отлично зарекомендовали себя в качестве надежных агрегатов. Продукция компании отличается высоким качеством при конкурентной стоимости.
• Дон Конорд. Еще один российский производитель, продукция которого получила значительную популярность на отечественном рынке. Завод расположен в Ростове-на-Дону и занимается производством высококачественного отопительного оборудования.

Заключение

Твердотопливные котлы являются наиболее популярным отопительным оборудованием для частного использования. Они производятся в различном исполнении, от чего напрямую зависят технические характеристики данных агрегатов. Поэтому в выборе следует учитывать ряд важных нюансов, описанных выше.

kamin-maker.ru

Топливо

Современные твердотопливные котлы могут работать практически на любом виде топлива, способном гореть. Это:

• дерево;
• торф;
• уголь;
• пеллеты;
• солома;
• отходы в виде стружки, опилок, лузги сельскохозяйственных культур.

Все они различаются по количеству энергии, которую могут выделить при сгорании и предъявляют особенные требования к конструкции твердотопливного котла. Разумеется, любое топливо сгорит и в неподходящей для него конструкции, но КПД в этом случае будет существенно ниже возможного, отопление дома будет неэффективным.

Поэтому перед выбором конкретной модели необходимо определиться с тем видом топлива, на котором ей предстоит работать: какова его цена, есть ли место для хранения и насколько оно доступно в вашем регионе.

В дешевых моделях топливо в котел загружается вручную с той периодичностью, которую желает соблюдать хозяин дома. Котлы отопления на твердом топливе с автоматизированной подачей снабжены бункером и механическим податчиком горючего в топку. Дрова, естественно, никакая автоматика подавать не способна, но мелкий уголь или пеллеты будут поступать в котел с установленной периодичностью. Бункер обычно изготавливается большого размера, способного обеспечить топливом котел отопления на нескольких дней.

Но полностью свободными от обслуживания котлы с автоматической подачей топлива быть не могут – пользователю приходится удалять золу и добавлять горючее в бункер.

Особенности устройства

Все котлы отопления ведут свою родословную от традиционной печи, и конструкция твердотопливных аппаратов находится к ней максимально близко. Самые простые не имеют ничего, кроме корпуса с камерой сгорания и дымохода, нагревая окружающий воздух за счет нагревания корпуса.

Такое отопление подходит лишь для очень небольшого количества задач, вроде обогрева бани, охотничьего домика или времянки, и частный дом с несколькими помещениями эти котлы прогреть неспособны.

Для реализации такой задачи необходимо создание системы отопления и котел с теплообменником, в котором будет нагреваться теплоноситель для этой системы.

Теплообменники изготавливаются из чугуна или стали.

Чугунные теплообменники более долговечны, не боятся коррозии, но более хрупки и могут лопнуть от перепадов температуры при попадании в них во время работы слишком холодной воды. Больший по сравнению со стальными изделиями вес тоже можно отнести к минусам чугунных теплообменников, так как это усложняет транспортировку и монтаж.

Стальные теплообменники во многом лишены этих недостатков, но подвержены коррозии сильнее, чем чугунные.

Впрочем, этот недостаток может быть исключен путем использования некоторыми производителями нержавеющих сталей. Но стальные сердечники не могут быть изготовлены цельными (методом литья) – их приходится сваривать из отдельных частей. Сварные швы и становятся уязвимым местом в конструкции и, в результате, такая конструкция оказывается значительно сложнее в ремонте.

Одноконтурные котлы

Если вы запланировали работу твердотопливного котла только на отопление дома, то выбирать конкретную модель необходимо среди одноконтурных конструкций. Этот термин означает, что в котле нагревается только один контур, и он рассчитан только на систему теплоснабжения. Если потребуется горячая вода, то она должна быть обеспечена каким-то другим устройством.

Двухконтурные котлы

Многие твердотопливные котлы используются и для работы в системе отопления, и для приготовления горячей воды. Такие модели называются двухконтурными.

Если горячая вода необходима периодически и в небольших объемах, то нужно обратить внимание на котлы с переключающимися контурами отопления и горячей воды. На таких моделях теплоноситель временно переключается на обогрев контура горячей воды, а контур отопления в это время остается без подогрева и остывает.

Если же разбор горячей воды планируется значительный, то необходимо использовать накопительный бойлер, который дает множество преимуществ:

• дает возможность увеличить расход воды;
• позволяет одновременно снабжать дом отоплением и пользоваться контуром горячей воды;
• делает режим работы более стабильным.

Особенности сжигания топлива

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, твердотопливные котлы имеют несколько видов, значительно различающихся между собой по методу сгорания топлива.

Твердотопливные котлы отопления классического горения

Эти модели оснащены топкой большого размера, в которой горение топлива идет естественным образом. Для поддержания уровня нагрева теплоносителя они снабжены температурным датчиком, связанным с механической регулировкой воздушной заслонки.

Твердотопливные котлы отопления классического горения неприхотливы к виду и качеству топлива – можно использовать брикеты, уголь, дрова.

Из-за своей простоты эти модели недороги и просты в эксплуатации.

Недостатков у таких конструкций много:

• КПД ниже, чем у высокотехнологичных конкурентов.
• Небольшое время горения порции топлива – не более 8-10 часов.
• Высокая зольность из-за неоптимального режима горения.

Необходимость частой загрузки можно исключить, поставив дополнительный аккумулирующий бак.

Он должен быть хорошо утеплен. Постепенно отдавая энергию системе теплоснабжения, он позволяет котлу работать в более щадящем режиме. Его размер должен быть рассчитан исходя из размера сети и мощности оборудования.

Котлы длительного горения

Этих недостатков лишены твердотопливные котлы отопления, рассчитанные на длительное горение. Они разделяются на два вида:

• тлеющие;
• пиролизные.

Они также оснащаются автоматикой, контролирующей интенсивность горения, изменяя объем поступающего в камеру. Главное преимущество таких моделей – простота в эксплуатации и обслуживании. Достаточно загрузить в топку 50 килограммов угля или дров и котел отопления на этом запасе будет работать до полутора суток.

Котлы отопления тлеющего типа

Процесс горения в котле такого типа происходит только в верхней части большого объема топлива, загруженного в топку. То есть, работа котла тлеющего типа напоминает горение свечи: топливо постепенно выгорает и огонь опускается все ниже и ниже. Нагрев воды происходит в рубашке, устроенной по всему периметру топки. Горение идет при искусственном недостатке кислорода в топке, который подается в камеру сгорания через подвижные сопла. Объем поступающего воздуха контролирует автоматика с учетом необходимой температуры теплоносителя.

Некоторые модели производятся с настолько большой камерой сгорания, что одной закладки топлива хватает на несколько дней работы системы теплоснабжения. К преимуществу этих моделей можно отнести:

• малый объем образующейся золы;
• высокий КПД;
• невысокий расход топлива;
• высокая экологичность из-за минимального количества вредных выбросов.

К недостаткам можно отнести только высокие требования к качеству топлива.

Пиролизные или газогенераторные котлы

Наибольший эффект при сжигании дров и угля достигается в моделях газогенераторного или пиролизного типа. Если тление угля или дров происходит без доступа кислорода, то в результате процесса пиролиза выделяется горючий газ. Этот газ, состоящий из пропилена и этилена, подается в другую камеру, где он сгорает уже с присутствием воздуха.

Газогенераторные котлы отопления на твердом топливе чувствительны к наличию в топливе смол, которые могут вывести из строя их автоматику.

КПД таких моделей очень высок, они дают мало отходов, и их применение для отопления частных домов весьма выгодно.

Пеллетные котлы

Пеллеты изготавливают из различных отходов: стружки, опилок, подсолнечной лузги, торфа. Сырье для пеллет измельчается, а затем его прессуют под давлением, формируя гранулы размером от 5 до 70 мм.

В результате готовые пеллеты имеют объем гораздо меньший, чем исходное сырье, имеющее ту же массу. Они удобны для использования в моделях с автоматической подачей – одной загрузки бункера достаточно для работы сети теплоснабжения в течение недели. Топливо при этом сгорает практически полностью, так что удаление золы требуется не чаще раза в месяц.

Какой бы тип твердотопливных котлов ни был выбран, важно правильно произвести его обвязку. О том, как это сделать можно узнать из этой статьи.

Дымоход

Конструкция современных котлов на твердом топливе обеспечивает максимальную отдачу тепла теплоносителю, из-за чего температура выходящих продуктов горения колеблется от 80 до 100 градусов Цельсия. Поэтому дымоходную трубу для твердотопливного котла можно делать из металла, не опасаясь за возможную коррозию. Труба должна быть круглого сечения для того, чтобы избежать завихрений и ухудшения тяги.

Правило подбора мощности

Традиционно считается, что для качественного отопления дома необходим котел, мощность которого расходуется из расчета 1 кВт на 10 кв.м. Но, если учитывать потери на вентиляцию, то эту величину надо увеличить на 40%.

domiotoplenie.ru

Твердотопливные котлы на дровах

Котлы на дровах по принципу сжигания топлива делятся на три категории:

Твердотопливные котлы естественного, природного горения

В твердотопливном котле с обычным природным процессом горения топлива горит сразу вся закладка дров.

В традиционных котлах естественного горения происходит обычный, природный процесс сгорания топлива. Такие котлы имеют простое устройство, относительно не дорогие, менее требовательны к качеству топлива и не сложные в обслуживании.

Мощностью котла можно управлять, изменяя интенсивность горения топлива, но в ограниченном диапазоне 60-100%. Для этого, прикрывая заслонку, уменьшают подачу воздуха в котел  При этом снижается не только мощность, но и КПД котла. Максимальный КПД котлов классического горения не превышает 80%.

Самый большой недостаток — малая продолжительность горения одной загрузки топлива, обычно не более 4-х часов.

Пиролизные газогенераторные твердотопливные котлы длительного горения на дровах

Работа пиролизных котлов основана на принципе газификации топлива.

Топка котла разделена на две части. В верхней камере котла (камере загрузки топлива) топливо тлеет. Под действием высокой температуры и недостатке воздуха для полного сгорания, из древесины выделяется горючий газ, который затем сжигается в нижней камере (камере сгорания).

Этот процесс повышает КПД котла до 85-90% и увеличивает продолжительность горения до 12 часов.

Пиролизные котлы достаточно сложные и дорогие устройства. Как правило, котлы оснащаются дымососом, электронными устройствами управления и контроля.

Котлы требуют обязательного использования дров влажностью не более 20-25%. При естественной сушке в поленнице, колотые дрова приобретают указанную влажность только через два года хранения под навесом.

Для увеличения продолжительности горения пиролизных котлов необходимо топливо определенных размеров, например, толщина полена не должна быть меньше 10см.

Диапазон регулирования мощности котла 50-100% Работа котла нарушается при малой нагрузке, с мощностью менее 30-50%. Для отопления дома в межсезонье необходим другой источник тепла.

Пиролизные котлы торговых марок VERNER и ATMOS  имеют хорошие отзывы домовладельцев.

Твердотопливные котлы с подачей в топку вторичного воздуха

 (Псевдо пиролизные котлы)

В обычных котлах с природным процессом горения, в целях регулирования мощности сокращают подачу воздуха в топку. Недостаток воздуха для горения, как и в пиролизных котлах, вызывает появление в отходящих газах горючих газов, которые бесполезно улетают в трубу. Увеличивается расход топлива, а КПД котла уменьшается.

В твердотопливном котле с подачей в топку вторичного воздуха происходит обычный природный процесс горения топлива — горит сразу вся закладка дров. Подача вторичного воздуха в верхнюю часть топки способствует сжиганию горючих газов, которые появляются при ограничении подачи воздуха в топку. Канал подачи вторичного воздуха в верхней дверце показан синей стрелкой.

Для повышения экономичности обычных твердотопливных котлов, производители придумали в верхнюю часть топки дополнительно подавать вторичный воздух, и горючие газы сгорают в топке.

У таких котлов увеличивается КПД, но продолжительность горения загрузки топлива и другие параметры остаются как у традиционных котлов.

Однако, некоторые производители и продавцы называют такие котлы тоже пиролизными. Такой маркетинговый ход — дешевые пиролизные котлы, налетай покупай. Как говорят, не обманешь — не продашь.

В настоящих пиролизных котлах увеличение длительности горения обусловлено тем, что процесс горения происходит только в нижнем слое закладки дров. Для того, чтобы не горела вся закладка топлива, тяга в топке направлена вниз или в сторону от зоны горения. Дрова тлеют, а большая часть тепла выделяется в результате сгорания газов.

В традиционных котлах с подачей в топку вторичного воздуха, горение газа лишь незначительно увеличивает поступление тепла, и только в тот период, когда ограничивают мощность котла, прикрывая подачу воздуха. Основное количество выделяемого тепла обеспечивает естественный процесс горения дров. Тяга в  топке котла направлена вверх, поэтому горит вся закладка топлива.

В продаже встречаются котлы (российские, китайские …) с бутафорской системой подачи вторичного воздуха в топку. При покупке котла вам покажут детали системы, расскажут как она работает, но на практике эффекта не будет, так как не выполнены другие условия сгорания газа.

Насторожитесь, если продавец утверждает, что в его «пиролизном» котле можно сжигать другое топливо, кроме дров, а дожиг газа в топке работает на дровах с высокой влажностью. Из влажного топлива выделяется много водяного пара, который снижает концентрацию и температуру отходящих газов и газы не горят.

В видеоролике пример недобросовестной рекламы псевдо пиролизного котла, как пиролизного.

Отопительный котел нижнего горизонтального горения

Как видно из приведенного рисунка, в котле с горизонтальным сгоранием топлива горение происходит вблизи колосника, образующиеся дымовые газы уходят в вертикальный кожухотрубный теплообменник, вынесенный за пределы закладочной камеры и далее в дымовую трубу.

Тепло, образующееся при сгорании топлива, воспринимается водоохлаждаемым колосником, стенками топки и кожухотрубным теплообменником. В дымовую трубу выбрасываются газы с невысокой температурой, необходимой для создания тяги.

В подобной конструкции котла вся закладка дров не прогревается, не продувается горячими дымовыми газами. Горит только нижний слой. Такая конструкция позволяет увеличить объем загрузочной камеры, и обеспечивает весьма длительную работу котла на одной загрузке — на дровах до 12 часов. 

Котел работает непрерывно, без остановки. Просто докладываете топливо сверху и удаляете золу снизу на работающем котле без остановки процесса горения.

Котел оснащен заслонкой, расположенной между загрузочной камерой и дымоходом. Перед открытием загрузочной дверцы открывают растопочную заслонку. Тяга через открытую растопочную заслонку не допускает дымления котла  в помещение через дверцу загрузочной камеры при закладке дров.

Обратите внимание на ручку внешнего механизма прочистки выше дверцы поддувала. Выдвижение ручки на себя приводит в действие каретку продольной очистки колосника. Очистка может быть проведена при работающем котле. В задвинутом состоянии каретка прячется в парковочной нише. Внешняя механическая очистка колосника позволяет удалять золу не останавливая котел. 

Работа на сырых дровах — котел может работать на дровах влажностью до 50%

Удобная верхняя загрузка и легкое обслуживание — удобная верхняя загрузочная дверка позволяет до самого верха загрузить котел дровами одного размера. Простая шомпольная очистка теплообменника позволяет всегда поддерживать высокий КПД котла.

Резервный электронагреватель — котел имеет встроенный ТЭН, который можно использовать для увеличения максимальной мощности котла в наиболее холодное время года или использовать как резервный источник тепла при окончании топлива.

Высокая эффективность — водоохлаждаемый колосник и эффективный кожухотрубный теплообменник (такой же как на промышленных котлах) обеспечивает высокий КПД котла во всем диапазоне рабочих мощностей.

Отопительные твердотопливные котлы на дровах длительного горения в верхнем слое

В твердотопливном котле длительного горения в верхнем слое горит только верхний слой закладки дров.

Топливо в котле верхнего горения уложено толстым слоем в высокой топке и горит (тлеет) сверху вниз, как свеча. Время горения одной загрузки дров в минимальном режиме достигает 30 часов. Котел работает с высоким КПД до 90% во всем диапазоне регулирования мощности. Мощность котла регулируется в широком диапазоне от 10-100%.

В котлах отсутствуют сложные электронные системы управления и контроля. При работе на дровах не требуется подключение к электросети.

Котлы верхнего горения менее дорогие, чем пиролизные. Требуют обязательного использования дров влажностью не более 20-30%. Не допускают дозагрузки топлива, работают только циклом: загрузка топлива — розжиг — горение — затухание — чистка котла.

Хорошо себя зарекомендовали котлы верхнего горения торговых марок Liepsnele, Stropuva и Candle.

Теплоноситель заполняет пространство между внутренней и наружной стенками на всю высоту цилиндрического корпуса котла.

Воздух для горения подается непосредственно в зону горения через телескопическую трубку поз.18 и воздухораспределитель поз.11. Постоянно горит только верхний слой топлива поз.12 толщиной 10-20 см. По мере сгорания топлива воздухораспределитель опускается вниз, вслед за топливом.

Загрузка топлива производится через дверцу поз.10. Отходящие газы отводятся в дымоход через патрубок поз.7. Подача воздуха регулируется клапаном поз.3, который управляется регулятором мощности поз.1. В камере поз.6 поступающий для горения воздух предварительно подогревается отходящими газами.

В продаже имеются и более дорогие модели котлов с горением в верхнем слое. Например, котел одного из производителей оснащен встроенным теплообменником для подогрева воды в системе горячего водоснабжения.

Котел имеет электрический нагнетатель воздуха, который управляется электронной системой от термостата. В результате изменения количества воздуха, мощность котла в процессе горения меняется в зависимости от температуры теплоносителя.

Электронная система выводит на дисплей различные показатели для контроля режима работы котла. Котел имеет индикатор минимального количества топлива в топке и подает сигнал об этом хозяину. Конструкция котла предусматривает возможность дозагрузки топлива не останавливая процесс горения.

Производители оборудования выпускают универсальные комбинированные котлы, которые могут сжигать топливо в двух режимах — с подачей воздуха или снизу, или сверху. Стоимость таких котлов естественно выше.

Автоматические твердотопливные котлы

В продаже имеются автоматические твердотопливные котлы. Правильнее назвать их полуавтоматическими, поскольку котел все таки требует периодически определенных действий от человека, пускай и не каждый день.

С устройством и принципом работы автоматического твердотопливного котла можно познакомиться, если посмотреть этот видеоклип:

Топливом для автоматического котла могут быть гранулированный уголь фракции 5 — 25 мм. или древесные гранулы — пелеты, а также гранулы из других горючих материалов — торфа и отходов растительного и животного происхождения.

Необходимость использования только гранулированного топлива для сжигания в автоматических котлах, вызывает определенные сложности для хозяев дома. Стоимость такого топлива на рынке заметно выше, чем обычных колотых дров или угля.

В автоматических котлах производители часто предусматривают возможность замены горелки для гранулированного топлива, на другую горелку — для газа или жидкого топлива. Вместо горелки могут устанавливаться колосники. В этом варианте котел превращается в обычный котел на дровах.

Гранулированное топливо обычно продается в мешках. Топливо легко и без пыли загружается в бункер котла. Одной загрузки бункера хватает на 3 — 10 дней работы котла.

После розжига в начале отопительного сезона, горение в автоматическом котле происходит непрерывно. Автоматический котел может работать в двух режимах:

• Режим активного горения, при котором мощность котла может быть в диапазоне 10 — 100% от номинальной.
• Режим поддержки горения, когда мощность котла выбирается такой, чтобы обеспечить температуру теплоносителя в котловом контуре около 55 град.С. Автоматический контроллер переводит котел в режим поддержки, когда отсутствует отбор тепла из отопительного контура. Такой режим необходим для защиты котла от низкотемпературной коррозии (подробнее см. ниже), а также обеспечивает постоянную готовность котла к возобновлению активного горения.

В процессе работы котла необходимо:

• Следить за наполнением бункера и загружать топливо в бункер один раз каждые 3 — 7 дней.
• Удалять золу из съемного зольного ящика через каждые 2 — 4 дня.
• Один раз в неделю чистить внутренние поверхности котла от отложений специальным инструментом.
• Ежегодно, перед началом отопительного сезона, проводить чистку и проверять исправность дымохода котла.

Как выбрать мощность твердотопливного котла

Твердотопливный котел нужно выбрать так, чтобы его номинальная отопительная мощность соответствовала тепловым потерям отапливаемого объекта.

Выбор котла слишком большой номинальной мощности приводит к тому, что котел большую часть времени работает в режиме значительного ограничения мощности. А это, в свою очередь, приводит к снижению КПД (увеличению расхода топлива), повышенному образованию отложений (сажи, дегтя), ускоренной коррозии котла и дымохода. Увеличивается риск перегрева теплоносителя в котле. Стоимость котлов растет по мере увеличения мощности.

Поэтому не следует покупать котел, имеющий значительно большую мощность, чем тепловые потери дома.

Правда, при подборе котла с большим запасом по мощности увеличивается продолжительность горения одной закладки топлива — в топке больше дров. Но, выгодно реализовать это преимущество можно только в системе отопления с аккумулятором тепла.

Точный расчет тепловых потерь дома и мощности отопительного котла достаточно сложная задача, решение которой лучше поручить специалистам-проектировщикам. Менеджеры фирмы, которая продает котлы, скорее всего посоветуют Вам выбрать котел избыточной мощности — это им выгодно.

Ориентировочно мощность котла для отопления дома выбирают, руководствуясь общепринятыми величинами удельной мощности на 10м² отапливаемой площади по климатическим зонам:

• Для южных районов России: 0,7 — 0,9 кВт/10м².
• Для средней полосы — 1,2 — 1,5 кВт/10м².
• Для северных районов — 1,5 — 2 кВт/10м².

Например, для региона г. Москвы в доме с отапливаемой площадью 150 м2 следует установить котел мощностью 150м² х 1,2кВт/10м² = 18кВт. 

Для дома, построенного с соблюдением современных требований к энергосбережению, для расчета применяют меньшие из указанных значений.

 Рекомендуется увеличивать мощность котла примерно на 30% при работе котла с буферным баком — аккумулятором тепла. Запас мощности также необходим, если котел используется в системе горячего водоснабжения.

Следует также учитывать, что теплоёмкость незамерзающих жидкостей на 20% ниже чем у воды. При их использовании в качестве теплоносителя мощность котла может падать на 10 – 15% от номинальной.

Систему водянного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя рекомендуется использовать в домах с отапливаемой площадью помещений не более 100м². В домах большей площади или в системах отопления с теплыми полами применяют принудительную циркуляцию теплоносителя с установкой циркуляционных насосов. 

Защита твердотопливного котла от перегрева

В твердотопливном котле горящее топливо, да и сам котел обладают довольно большой массой. Поэтому процесс тепловыделения в котле имеет большую инерцию. Горение топлива и нагрев воды в котле на твердом топливе нельзя мгновенно остановить, прекратив подачу топлива, как это делается в газовом котле.

Твердотопливные котлы, больше чем другие, склонны к перегреву теплоносителя – вскипанию воды, если пропал отбор тепла, например, при внезапном прекращении циркуляции воды в системе отопления, или тепла в котле выделяется больше, чем расходуется.

Кипение воды в котле ведет к росту температуры и давления в системе отопления со всеми серьезными последствиями – разрушению оборудования системы отопления, травматизму людей, повреждению имущества.

Современные закрытые системы отопления с твердотопливным котлом особенно склонны к перегреву, так как содержат сравнительно маленький объем теплоносителя.

В системах отопления обычно используются полимерные трубы, коллекторные узлы управления и распределения, различные краны, клапаны и другая арматура. Большинство элементов системы отопления очень чувствительны к перегреву теплоносителя и скачкам давления, вызванных кипением воды в системе.

Твердотопливный котел в системе отопления должен иметь защиту от перегрева теплоносителя.

Для защиты твердотопливного котла от перегрева в закрытой системе отопления, не имеющей соединения с атмосферой, необходимо выполнить два действия:

1. Перекрыть подачу воздуха для горения в топку котла, чтобы как можно быстрее снизить интенсивность горения топлива.
2. Обеспечить охлаждение теплоносителя на выходе из котла и не допустить повышения температуры воды до кипения. Охлаждение должно происходить до тех пор, пока выделение тепла не снизится до уровня, при котором кипение воды станет невозможным. 

Рассмотрим, как выполнить защиту котла от перегрева, на примере схемы отопления, которая приведена ниже.

Схема подключения твердотопливного котла к закрытой системе отопления

Схема закрытой системы отопления с твердотопливным котлом.  1 — группа безопасности котла (предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик, манометр); 2 — бак с запасом воды для охлаждения теплоносителя при перегреве котла; 3 — поплавковый запорный клапан; 4 — термоклапан; 5 — группа подключения расширительного мембранного бака; 6 — узел циркуляции теплоносителя и защиты котла от низкотемпературной коррозии (с насосом и трехходовым клапаном); 7 — теплообменник защиты от перегрева.

Защита котла от перегрева работает следующим образом. При повышении температуры теплоносителя выше 95 градусов, термостат на котле закрывает заслонку подачи воздуха в камеру сгорания котла.

Термоклапан поз.4 открывает подачу холодной воды из бака поз.2 в теплообменник поз.7.  Холодная вода, протекающая через теплообменник охлаждает теплоноситель на выходе из котла, не допуская кипения.

Запас воды в баке поз.2 необходим на случай отсутствия воды в водопроводе, например, при отключении электроэнергии. Часто в системе водоснабжения дома устанавливают общий накопительный бак. Тогда воду для охлаждения котла берут из этого бака.

Теплообменник для защиты котла от перегрева и охлаждения теплоносителя, поз.7 и термоклапан, поз.4 производители котлов обычно встраивают в корпус котла. Это стало стандартным оснащением котлов, предназначенных для закрытых систем отопления.

В системах отопления с твердотопливным котлом (за исключением систем с буферным баком) нельзя устанавливать на отопительных приборах (радиаторах) термостатические клапаны и другие автоматические приборы, сокращающие отбор тепла. Автоматика может уменьшать потребления тепла в период интенсивного горения топлива в котле, а это может вызвать срабатывание защиты от перегрева.

Еще один способ защиты твердотопливного котла от перегрева описан в статье:

Читайте:  Буферный бак — защита твердотопливного котла от перегрева.

Продолжение на следующей странице 2:

domekonom.su