Особенности, сопровождающие использование твердотопливных котлов

В связи с переходом украинского потребителя на отопление твёрдым топливом всё чаще возникают вопросы по поводу длительности горения котла на одной загрузке. Стоит отметить, что на сегодняшний день потребитель привык пользоваться комфортным отоплением на природном газе, что исключало появление таких вопросов как длительность горения, комфортность использования отопительного прибора – ведь мы все привыкли не думать о дозаправке котла топливом, мы чётко задавали и регулировали заданную температуру в котле и помещении. К сожалению, при переходе на отопление дровами большинство потребителей чувствуют дискомфорт  в использовании подобного оборудования. Давайте сразу остановимся  и примем раз и на всегда, что топить дровами это неудобно (по сравнению с газом) и в любом случае придётся мириться с некоторыми неудобствами в использовании твердотопливных котлов… Необходимо понять, что использовать дровяное отопление и получать такой же комфорт как от газового НЕ ПОЛУЧИТСЯ. Заказать котлы отопления вы можете на сайте https://ural-zko.ru/product/teploobmennoe-i-kotelnoe-oborudovanie/kotly/.

Рассмотрим подробнее – особенности, сопровождающие использование твердотопливных котлов:

• Постоянное отслеживание температуры в системе отопления.
• Присутствие запаха дыма в помещении.
• Подбор топлива, обладающего определёнными свойствами (плотность, размер, влажность).
• Объём топки для закладки дров.
• Конструкция теплообменника котла.
• Объём воды в системе отопления.
• Правильность проектировки и монтажа самой системы отопления.
• Максимальная зависимость от электроэнергии в отдельных системах отопления.
• Техническое обслуживание котла и дымохода.
• Хранение и использование запасов топлива.

Теперь рассмотрим каждый пункт в отдельности.

«Постоянное отслеживание температуры в системе отопления»
Мы понимаем, что горение дров (костра) достаточно неуправляемый процесс, температуру которого который очень проблематично контролировать. Частично вопрос решается дополнительными вспомогательными приспособлениями, а именно:
Механический регулятор  тяги на поддувало – выполняет функцию механического открывания заслонки подачи воздуха в зависимости от заданной температуры теплоносителя в котле. Принцип основан на том, что при подаче воздуха в топку котла горение увеличивается, тем самым поднимается температура в самой топке, а соответственно и в системе отопления.
Электронный регулятор с турбиной поддува воздуха в топку котла – принцип тот же, но управление происходит за счёт электронного регулирования включения , выключения турбины, так же плавный набор оборотов вентилятора (турбины) в зависимости от необходимости (управляет электронный процессор). Преимущество данного вида оборудования, это более точная регулировка температуры в котле.
Подитожим. При открытии заслонки поддува воздуха в топке, или нагнетании воздуха в топку вентилятором мы повышаем температуру горения, а так же ускоряем сгорание топлива, при закрытии заслонки или выключении вентилятора процессором мы прекращаем полностью или частично подачу кислорода для горения котла. Что происходит в таком случае? Мы как бы «придушиваем» котёл , само горение переходит в процесс тления, температура падает, топливо постепенно затухает. Регулировка, как в механическом, так и в электронном регуляторе позволяет задать температуру теплоносителя от 20 до 90 градусов…НО. Если установить  20 градусов, что произойдёт? Наше топливо просто потухнет, так как подача воздуха не начнётся, пока температура в системе отопления не упадёт до 20 градусов. Как происходит на практике? Установить температуру менее 70 градусов в твердотопливном котле не представляется  возможным , мы не можем «прикрутить» как на газовом котле до 20 или 40 градусов  – именно поэтому данные системы называют высокотемпературными системами отопления.
В большинстве случаев регулировка так же происходит более «первобытным» способом – это просто подкладка дров по мере необходимости – больше закинул – горячее система, меньше дров – холоднее…
Монтаж системы отопления с теплоаккумулирующей ёмкостью – отдельная тема для рассмотрения – это более дорогая и сложная система отопления на твёрдом топливе – работа котла в связке с буферной ёмкостью – аккумулятором тепла. Рассмотрю кратко т.к это очень объёмная тема и требует высокой квалификации монтажников, так же немаловажен проэкт с расчётами и деталировкой системы.
Как это работает. После котла устанавливается теплоаккумулятор (ёмкость) скажем, на 500 литров (по необходимости устанавливается от 200 до 1000 литров). Котёл полностью работает на подогрев даной ёмкости, а уже сама ёмкость при помощи термостатических клапанов, насосов, сервоприводных кранов «раздаёт» в систему теплоноситель уже заданной температуры. Т.е. мы греем сначала бочку с водой, а потом по мере необходимости отбираем в систему воду заданной нами температуры, а так же её необходимого количества для отопления Вашего помещения.
В чём преимущества?

• Система чётко поддаётся регулировке температуры теплоносителя в системе отопления.
• Увеличивается время отопления на одной закладке топлива за счёт того, что – котёл уже потух, дрова прогорели , но в теплоакумуляторе у Вас есть запас горячей воды, которая распределяется по системе отопления ещё какое то время (зависит от объёма ёмкости, так же самой системы отопления) .
• При данной системе отопления потребитель получает максимально комфортные условия эксплуатации твердотопливного котла.
• Используя вышеописанную конфигурацию монтажа системы отопления потребитель максимально  приближается к комфорту , которое было при газовом отоплении.

Недостатки.

• Увеличения стоимости оборудования – сама ёмкость, дорогостоящие краны, клапаны.
• Сложная обвязка котла – необходимость использования только квалифицированных монтажников (присутствие в системе коллекторов, системы байпасов, подмешивающих узлов и проч.).
• Увеличение стоимости работ по монтажу данного типа системы отопления.
• Полностью энергозависимая система – при отключении электричества работать не будет, так же фактор опасности разрыва при закипании – подразумевает обязательную установку  источника бесперебойного питания с аккумулятором.
• Необходимость дополнительной площади для установки и монтажа множества оборудования (сам котёл, буферная ёмкость, расширительный бак увеличенной ёмкости, коллеторная система, система байпаса и подмешивания и пр.)

 
«Присутствие запаха дыма в помещении»
Принять то, что в помещении, в котором находится котёл,  будет присутствовать  запах дыма – многие потребители на сегодняшний день до конца не могут, но это неизбежно при разжигании  котла, при не правильно установленном дымоходе (высота, количество поворотов, диаметр и пр.) Так же при догрузке дров в топку , а и соответственно открывании  загрузочной двери в любом случае дымовые газы будут попадать в помещение.
Вопрос решается постройкой отдельной котельной, либо выделении отдельного помещения.
                  

«Подбор топлива, обладающего определёнными свойствами»
Все мы понимаем, что на процесс горения влияет качество топлива и его физические показатели:

• Плотность дров – в зависимости от породы, а соответственно плотности древесины будет меняться длительность горения котла на одной загрузке, так же калорийность топлива (выделение тепла) влияет на качество разогрева теплоносителя в системе отопления.
• Влажность дров – прямое влияние на качество разгона температуры, а так же расход топлива. Сырые дрова  очень тяжело поднимают температуру в отоплении, так же при повышении влажности дымовых газов наблюдается образование влаги в дымоходе, что приводит к неправильной работе системы, а так же способствует выходу со строя некоторых элементов конструкции (дымоход,  образование закоксованности теплообменника котла, что приводит к снижению мощности оборудования и длительности его эксплуатации) . стоит учесть прямую зависимость мощности котла от влажности сжигаемой древесины – т.е. приобретя котёл , скажем на 20кВт мощности, и загрузив влажные дрова, мы получим на выходе не более 10-12 квт тепла, соответственно получим плохой прогрев системы, повышенный расход топлива, уменьшение длительности горения на одной загрузке (причём кардинально – до 40-50%!) Как отступление, хочу отметить, что вопросы по поводу недостаточной мощности оборудования (или длительности горения, или перерасхода топлива) возникают в начале сезона – люди попросту покупают недавно спиленные дрова, которые априори не успели высохнуть  до начала отопительного сезона (например
• Размеры и фракция самих дров – чем мельче порублены дрова, тем быстрее они прогорят, целое полено, будет гореть соответственно дольше…вывод – дрова должны быть как можно крупнее (конечно зависит от размера топочной камеры Вашего котла).

 
 «Объём топки для закладки дров. Конструкция теплообменника котла»
Что бы не говорили «умники» по поводу длительности горения, надо чётко понимать, что основным  фактором  является количество дров , загруженных в топку, так же , как я уже писал выше, возможность загрузки наиболее цельных брёвен . Возьмём простой пример:
Все мы жарим шашлык на мангале, костре – чем больше положим дров на этот костёр, тем дольше будет гореть, чем крупнее положим фракцию самих дров, тем больше останется углей после прогорания и тем выше и дольше будет держаться температура а соответственно  дольше и качественнее будем жарить подготовленное мясо (а может и ещё на что хватит)… Поэтому, когда я виже десяти-четырнадцати киловатный твердотопливный котёл с топочкой 40*40 см , я понимаю, что о длительности горения речь не идёт вовсе..
По конструкции теплообменника. Из многолетнего опыта работы наблюдаю следующую ошибку потребителя при выборе подобного оборудования – первый вопрос – толщина стали теплообменника. Конечно важный показатель, но почему мы не спрашиваем толщину стали у кастрюли или чайника, покупая в магазине..Наверно понимаем, что пока  в кастрюле присутствует вода , ничего с ней не будет, т.к. сталь в данном случае является проводником тепла а не накопителем. Ведь котёл это та же кастрюля с водой – все полости в котле заполнены теплоносителем (водой). На срок службы конечно влияет этот показатель, но не является решающим.
Какая цель самого котла ,как оборудования, которое должно передать максимальное количество энергии в Вашу систему отопления?  Отвечаем – необходим максимальный теплосъём этой энергии в самом теплообменнике, ведь не зря его назвали «теплообменником»..Таким образом внутренняя поверхность котла, сама топка должна производить максимальный обмен энергией, максимальный её съём из самого процесса горения (костра внутри котла).Как этого можно достичь? Увеличить площадь съёма тепла во внутренней поверхности котла. Решением этой проблемы является следующие дополнения в конструкцию (или как выбрать твердотопливный котёл):

• Увеличение площади боковых панелей – омывание водой всей части котла, в которой происходит процесс горения (боковые и верхние панели топки).
• Добавление труб в теплообменник в верхней части топки, в которых циркулирует вода из системы отопления.
• Установка в нижней колосниковой части «охлаждаемых» колосников с циркуляцией воды из системы – топливо горит непосредственно на трубах, где циркулирует теплоноситель.
• Установка в теплообменнике (верхней части) так называемого водонаполненного «языка», являющегося частью конструкции самого водонаполненного теплообменника.
• Добавление в конструкцию дополнительных водонаполненных ходов для отвода дымовых газов – здесь съём тепла происходит уже не из самого огня в топке, а из температуры дымовых газов. Проходя через несколько ходов, часть температуры дымовых газов остаётся в котле, а соответственно в Вашей системе, что тем самым, существенно повышает КПД оборудования , снижает расход топлива, а так же увеличивает длительность горения дров на одной закладке.
• Каналы дополнительной подачи части подогретого воздуха  непосредственно в топку котла, её верхнюю часть – необходимо для дожига пиролизных газов, накопившегося в  самой топке. Во первых это вопрос безопасности- предотвращения непроизвольного возгорания при открытии дверцы, а так же увеличение КПД оборудования (забираем лишнее тепло от дожига пиролизных газов).

Вот основные моменты, на что следует обратить внимание при выборе твердотопливного котла, а так же что в основном влияет на экономную его работу.

«Объём воды в системе отопления. Проектировка и монтаж самой системы отопления»
Подбор и планирование монтажа твердотопливного котла должны производиться компетентными специалистами именно в этой сфере. Стоит заметить , что системы, работающие на твёрдом топливе, являются спецефическими, и нельзя проводить аналогию с системами, работающими от газа.
Если у Вас уже существует сама система отопления, то при подборе оборудование следует прежде всего учитывать объём воды в Вашей системе (суммарный в трубах, батареях, расширительном баке) . Обратите внимание – котёл греет воду, а только потом площадь. Возьмём простой пример:
Ставим на плиту кастрюлю 5 литров и 15 литров – какая быстрее закипит? На какую потратите больше газа? Ответ понятен, то же происходит в системе отопления и котле. Если подходить примитивно к подбору котла , то считаем , что на 1 квт котла должно приходиться не более 15 литров воды в системе…НО это не точный показатель, т.к. важны ещё теплопотери помещения, заданные температурные показатели, погрешность на качество топлива и пр. Лучше считать с запасом, т.е  10 литров на 1 квт. Пример:
В Вашем помещении 300 литров в системе отопления, это означает , что Вам необходим котёл, мощностью не менее 30 кВт, не взирая на площадь данного помещения.
Подход расчёта системы и подбора котла «на глаз» не является правильным, во избежание недоразумений лучше обращаться в проэктные организации, специалисты которых делают более точные расчёты, исходя из индивидуальных показателей Вашего помещения. Здесь учитываются достаточно много факторов, влияющих на качественную работу отопительного оборудования:

• Толщина стен помещения
• Материал стен помещения
• Утепление стен помещения
• Общая площадь остекления помещения
• Тип радиаторов отопления (сталь,алюминий,чугун)
• Мощность самих радиаторов для каждого помещения
• Высота потолков
• Исполнение и утеплённость пола в помещении
• Тип твердотопливного котла (традиционный,длительного горения,пеллетный,пиролизный)
• Общие тепло потери здания
• Наличие дополнительных источников тепла в здании
• Географическое расположение здания
• Тип предполагаемого топлива (исходя из худшего варианта)
• Погрешность на погодные условия в данном климатическом поле

 
«Максимальная зависимость от электроэнергии в отдельных системах отопления»
Обязательно обратите внимание на этот пункт и его рассмотрение!!!
Котёл на твёрдом топлив е может устанавливаться в два типа систем:

• Открытая система отопления
• Закрытая система отопления

В открытой системе как правило особых проблем не возникает – вода по трубам и радиаторам течёт за счёт гравитации, естественным образом , за счёт уклонов труб внутри помещения. Открытый расширительный бак в верхней точке подразумевает отсутствие давления, а при закипании теплоносителя не создаёт никаких неприятностей. Так же потребитель не зависит от наличия электроэнергии, т.к. вода передвигается по трубам без использования насосов.
Обратная ситуация при закрытой системе отопления – теплоноситель течёт по трубам только за счёт работы насоса, а расширительный бак закрытый (мембранного типа). Так же данная система работает под давлением (не менее1,5-2 атмосферы).В чём опасность в данной ситуации:
Котёл твердотопливный горит, костёр потушить мгновенно невозможно (это не газ) и в этот момент происходит выключение электроэнергии….Насос останавливается, циркуляция в системе прекращается, но котёл продолжает гореть..Что происходит? При повышении температуры поднимается давление, оно будет расти до тех пор, пока не разорвёт самое слабое место (что это будет, не известно – радиатор, котёл, трубы, бак).
Для предотвращения подобной ситуации приобретается и устанавливается источник бесперебойного питания (ИБП), который при отключении света мгновенно переключит насос на питание от аккумулятора, тем самым оставив систему отопления работоспособной на время ёмкости акумулятора (от1 до 8 часов).

«Техническое обслуживание котла и дымохода»
Выражаясь простым языком – чистка твердотопливного котла и дымохода. Это является немало важным фактором в эксплуатации данного оборудования.
НЕЛЬЗЯ забывать о чистке дымохода как минимум один раз в году по окончании сезона отопления. Многие специалисты рекомендуют еще и проводить профилактику перед началом отопительного периода, а вдруг в дымоход что-то попало и он забит, это может привести к непроходимости дыма и угарных газов, их возвращения обратно через котел в жилье, а это опасно для жизни человека.
Очищение же самого котла необходимо проводить, как минимум, один раз в месяц. Причем это должна быть физическая чистка. Да, на сегодняшний день существует множество различных химикатов, которые чистят как сам котел, так и дымоход. Но они не дают сто процентного результата. Даже самый «супер сильный» реактив только лишь будет помощником и упростит Вам задачу очищения твердотопливного котла и дымохода.
Напомню – процесс чистки котла является необходимым для нормальной, качественной, надежной и долгой эксплуатации оборудования.