Отопительные котлы на твердом топливе

Выбираем материал теплообменника твердотопливного котла для частного дома

1. Чугунный. Это секционная конструкция и потому каждая отдельная секция может быть легко заменена в случае выхода из строя. Также, такой разборный вариант твердотопливного котла для частного дома удобнее при перевозке, обслуживании, монтаже, в случае починки при разгерметизации. Чистить такие приборы можно реже, так как в процессе эксплуатации чугун покрывается в основном сухой ржавчиной, а влажной коррозии он подвергается намного медленнее, чем сталь. У них выше показатель тепловой инерционности, то есть они дольше греются, но вместе с тем и значительно медленнее остывают. Основным и достаточно серьёзным недостатком считают их неустойчивость к резким сменам температур. Если в горячий, не успевший остыть теплообменник из чугуна попадёт холодная жидкость, такой термический удар может вызвать появление трещин и ваш котел попросту лопнет. Поэтому, нужно быть очень внимательным при использовании и избегать большой температурной разницы между обратной и подающей линиями.
2. Стальной. Это цельный моноблок собранный и сваренный в промышленных условиях. Такой твердотопливный котёл для частного дома не разбирается, поэтому с очищением и обслуживанием могут возникнуть ряд проблем, хотя специалисты с ними вполне справляются. Стали не страшны, как чугуну, температурные перепады — это металл значительно эластичней, потому выдерживает даже подпитку холодной водой в обратную линию. Благодаря такой стойкости к термическим ударам в оборудовании со стальными теплообменниками широко используется автоматика. Несмотря на то, что температурные перепады переносятся хорошо, злоупотреблять ими всё-таки не стоит. Ведь если они большие и происходят достаточно часто, то могут появиться в местах, ослабленных сваркой трещины. При повреждениях, проедающей стенки ржавчине, большом отложении солей, прогорании весь аппарат приходит в негодность, так как заварить его скорее всего не получится и тут нет секций, которые можно легко заменить. Что касается самой работы, такие твердотопливные котлы быстрее нагреваются, но и остывают тоже за меньшее количество времени.

Типы котлов и принцип их работы

Все котлы, работающие на твердом топливе, подразделены на несколько типов, которые отличаются между собой многими показателями. Но по основным характеристикам, их подразделяют на четыре вида:

• Классические;
• Пиролизные котлы отопления;
• Котлы длительного горения;
• Автоматические;

Классические котлы— принцип работы классического твердотопливного котла заключен в том, что тепло дается путем пламенного сгорания топлива. Имеет две дверцы, через одну из которых загружается топливо, через другую — котел чистится от золы и других продуктов горения. Могут работать на двух видах топлива — дрова и уголь.

Отличаются по материалу изготовления теплообменника, могут быть изготовлены из чугуна или стали. Чугун является более приоритетным в плане долговечности, срок его эксплуатации более 20 лет. Из недостатков можно отметить тот факт, что он боится механических ударов и очень чувствителен к перепадам температур, что может привести к разрушению. Стальной теплообменник более устойчив к перепадам температур и повреждениям, но срок его службы значительно ниже — чуть больше 6 лет.

Пиролизные (газогенераторные) котлы— данный вид котла работает по принципу пиролиза, то есть разложения и газификации твердого топлива. Этот процесс происходит при закрытом дымоходе и закрытой камере сгорания. После высвобождения древесного газа, образовавшегося в процессе пиролиза, он направляется в сопло горелки, где смешивается с вторичным воздухом, который накачивает вентилятор. После этого газовая смесь попадает в камеру сгорания, где воспламеняется. Горение происходит при температуре, которая иной раз достигает 1200°, и процесс будет продолжаться до полного сгорания твердого топлива.

Котлы длительного горения— в этом виде котла длительный процесс горения обеспечивается специальными приемами. В настоящее время существует две системы длительного горения (канадская система Булерьян, и прибалтийская Стропува), но вторая не нашла широкого применения за счет дороговизны, сложности эксплуатации и еще множества технических параметров.

Котлы длительного горения можно отнести к пиролизным котлам, но принцип работы будет немного иным. Первая система (Бурельян) представляет собой печь, состоящую из двух камер, где в нижней камере происходит тление и образование газа. После поступления газа во вторую камеру, происходит смешивание с воздухом и дальнейшее полное его сгорание (дожиг топлива). Конструкция подобного твердотопливного котла представляет собой цилиндр, с ввареными в него трубами на половину окружности. Расположение труб снизу-вверх обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха, тем самым увеличивая теплоотдачу. Устанавливаются в основном в нежилых помещениях, отлично подойдет для отопления гаража или дачи. Цена на такой котел адекватная, есть возможность выбрать типоразмер, подходящий той или иной площади.

Котел по системе Стропува имеет два цилиндра, один из которых находится внутри второго, по принципу матрешки. Все пространство между ними заполнено водой, которая постепенно нагревается. Внутренний цилиндр системы играет роль топки, куда при помощи распределителя подается воздух. После загрузки топлива, оно начинает прогорать сверху вниз, тем самым нагревая теплоноситель. Заявленная производителем цена, длительное время горения, от 2 до 4 суток, в зависимости от топлива, требуемое остывание котла и дальнейшая чистка перед новым розжигом, удваивают задачу и приносят неудобства. Поэтому данный тип котла не принес широкого распространения.

Автоматические котлы— в данном типе котла процесс загрузки топлива, и очищение от золы полностью автоматизированы. Котел оснащен шнековым или транспортерным бункером для подачи топлива и автоматического очищения от золы. Вариант угольного автоматического котла подразумевает движение пласта горения топлива, которое необходимо для полного сгорания. Для этого, автоматический котел оснащается подвижными колосниками, или рубящими и двигающими механизмами. Параметры нагрева теплоносителя и горения топлива обеспечиваются принудительным наддувом.

В преимущества и особенности автоматических котлов можно включить;

• Не требуют трудоемкого обслуживания и пристального внимания за процессом горения;
• Снабжены, входящим в комплект, регулятором температуры;
• Многие оснащены датчиком, отслеживающим температуру в самом котле;
• КПД автоматического котла составляет до 85% от общего числа;
• Длительная работа, ограниченная только лишь емкостью бункера для автоматической подачи топлива.

Стоит учесть, что и расход топлива, в частности, угля намного меньше, чем в традиционных твердотопливных котлах.

Разновидности котлов

Отопительные агрегаты на дровах представляют собой отличную альтернативу газовым приборам. Они характеризуются множественными достоинствами:

1. Высокая эффективность – благодаря замедленному сгоранию топлива КПД достигает 90 %.

2. Длительная активность – объемная топка с мощным нагнетающим вентилятором способна обеспечить беспрерывную работу до 7 суток.

3. Экологичность – при сгорании органического топлива в атмосферу выделяется незначительное количество углекислого газа.

4. Экономичность – встроенная электроника помогает настроить оптимальный режим загрузки котла.

Отопительные агрегаты замедленного горения представлены на современном рынке в трех разновидностях.

Работают на угле, дровах или древесных брикетах. Благодаря небольшой топке сокращается период сгорания одной закладки. Чтобы обеспечить непрерывное функционирование в течение суток, топливо приходится засыпать 4-6 раз. Преимуществом классических котлов считается низкая цена.

Конструкция с объемным бункером и широким загрузочным проемом. Используются сухие сыпучие материалы. Автоматическое управление оптимизирует процесс сгорания. В зависимости от загрузки мощный котел работает от 6 до 24 часов. КПД составляет не более 75 %.

Функционируют по принципу сжигания древесных газов, выделяемых в процессе медленного тления. Конструкция обеспечивает высокую эффективность теплопередачи и быстрый нагрев теплоносителя. На одной загрузке печь работает до полного выгорания топлива, КДП – 85 %.

Схема дровяной печи с водяным контуром

Котлы по чертежам Василия Пустовойченко – это простые и доступные установки, которые можно сделать своими руками. В качестве основы используют цельносварную трубу, стальную бочку или газовый баллон б/у. Толщина металлических стенок должна быть не менее 3-4 мм. Это снижает выгорание металла и обеспечивает длительную бесперебойную работу оборудования. Высота основания варьируется от 800 до 1000 мм. От величины этого параметра зависит объем разовой загрузки топлива.

Схема котла отопления на дровах состоит из трех частей:

• загрузочный бункер – емкость для закладки топлива, высота которой меняется по мере его прогорания;
• топочная камера – участок, где происходит медленное тление дров и генерация газов;
• зона полного сгорания – закрытый поддон, где сжигаются древесные газы, накапливается зола и происходит отвод дыма.

Топочную камеру ограничивает распределитель воздуха. Это металлический круг толщиной 4-6 мм с отверстием в центре. Через него проходит телескопическая (или цельная) труба, подающая кислород в зону горения. Диск распределителя находится в движении, поэтому его диаметр немного меньше корпуса котла. В нагнетательную трубу воздух попадает из атмосферы, проникая через верхнюю заслонку.

Отработанные газы выводятся через дымоход, закрепленный в верхней части. Внизу на стенке располагается дверца, через которую удаляют золу и пепел. В котлах длительного горения твердое топливо сжигается практически полностью, поэтому отходы удаляют нечасто. Кроме того, в конструкции предусматривают точки для подключения подачи и обратного отвода воды. Также определяют место закрепления термометра и регулятора тяги.

Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран

Подогреть теплоноситель в водяном контуре можно двумя способами:

1. Сделать выносной накопительный бак, внутри которого пропустить трубу. Отработанные газы продвигаются по дымоходу и одновременно нагревают воду.

2. Пропустить трубу теплообменника через камеру сгорания. Подключить к ней змеевик, который располагается в накопительном баке.

Эффективность второго способа выше. Однако технология исполнения выглядит намного сложнее.

Основные разновидности

Тип оборудования для обогрева определяет его эксплуатационные свойства, параметры, требования к техобслуживанию. От конструктивного исполнения зависят габариты, область применения техники.

Классический дровяной для отопления частного дома

Наиболее распространенный вариант, отличающийся простотой конструкции, энергонезависимостью, способностью работать со всеми видами горючего. Для терморегуляции задействуются механический привод и заслонка.

Классический дровяной котел отличается простотой конструкции.

С дополнительной тягой

Для более полного сгорания топлива предусматривается принудительная подача воздуха в топку или оснащение агрегата дымососом (вытяжкой для продуктов сгорания, усиливающей тягу). Это увеличивает производительность, снижает расход горючего.

Пиролизный

Газогенераторные модели имеют 2 камеры сгорания: для твердого топлива и выделяемого на первом этапе горючего газа. Такое исполнение обеспечивает экологичность, энергоэффективность установки, повышает ее КПД до 95%. Можно использовать топливо любой фракции при условии контроля его влажности.

Пиролизный котел имеет 2 камеры сгорания.

Длительного горения

Оборудование оснащено колосниками с водяным охлаждением, системой удаления дыма с конвекционными каналами, блоком управления и вентилятором для подачи воздуха. Котлы отличаются 90‑95%-ным КПД, временем автономной работы до 48 часов, отсутствием сложной электроники, что повышает надежность агрегатов.

Автоматический

Подача топлива автоматизирована, выполняется при помощи шнекового конвейера или пневматического транспортера из внешнего бункера, в котором оно хранится в большом объеме. Применяется сложная электроника, контролирующая температуру теплоносителя. Доступна функция дистанционного управления.

Автоматический котел — один из самых удобных агрегатов в использовании.

Последовательность монтажа

Промышленность выпускает несколько разновидностей твердотопливных котлов – пеллетные, прямого горения и пиролизные.

Тем не менее, установка твердотопливного котла любого типа выполняется по одинаковой методике:

1. Сначала определяют место, где будет размещен котел.
2. Далее выполняют предварительную подготовку помещения.
3. Оборудуют приточно-вытяжную вентиляцию.
4. Монтируют выбранный котел на твердом топливе и выкладывают дымоход.
5. Подключают к общей отопительной системе и проверяют его работоспособность пробным запуском.

Грамотное выполнение подготовительных работ перед установкой твердотопливного котла в доме имеет большое значение. Если проигнорировать один из этапов подготовки, в процессе эксплуатации котла вы неминуемо столкнетесь со сложностями. Тогда все недочеты устранять придется в текущем режиме прямо посреди отопительного сезона. Рассмотрим каждый из перечисленных пунктов более подробно.

Требования к помещению

Твердотопливные котлы устанавливаются в помещении с низким уровнем влажности. Параметры котельной определяется количеством и параметрами оборудования. Как правило, достаточно площади в 7-8 квадратных метров. Ещё следует определиться с местом хранения топлива. Оно должно быть защищено от атмосферных воздействий.

Стены помещения, где будет устанавливаться котёл, покрываются толстым слоем штукатурки, асбестом и листовым железом

Нужно обратить внимание и на потолок. Если он не защищён от воздействия высоких температур, верхняя часть помещения должна находиться на расстоянии не менее 120 см

Есть ещё несколько требований:

Есть ещё несколько требований:

• котёл должен располагаться на огнеупорном помосте толщиной 7-10 см;
• обязательно наличие у основания кирпичной кладки и стального листа;
• допускается применение цементной стяжки толщиной 5-8 см;
• от топочной камеры обустраивается зона безопасности – 40-50 см.

Наличие вентиляции в помещении котельной обязательно. Она призвана выполнять несколько важных функций:

• обеспечивать поступление воздушных масс, необходимых для процесса горения;
• удалять из помещения вредные газы, которые образуются при горении топлива;
• создавать равное количество удалённого и приточного воздуха.

В помещении должно быть оборудовано два отверстия: приточное и вытяжное.

Виды твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы изготавливаются только с напольным вариантом установки, они могут быть предназначены, как для сжигания только одного вида топлива, как классические агрегаты, так и для разных видов топлива, как пиролизные и пеллетные.

Устройства чаще выпускаются одноконтурными, но в большинстве вариантов имеют возможность включения внешнего бойлера косвенного нагрева ГВС. Кроме того современные котлы, работающие на твердом топливе оборудуются электрическими ТЭНами для поддержания температуры внутреннего контура отопления в ночное время или при отсутствии жильцов дома.

Классические

Этим модификациям агрегатам уже больше двухсот лет и они имеют традиционную конструкцию. Комплектуются топочной и зольной камерами, ёмкостным теплообменником в виде водяной рубашки и дымовентиляционной системой.

Работают такие агрегаты на любом твердом топливе. Они мало эффективны, поскольку не имеют развитых поверхностей нагрева. Это приводит к тому, что в них большие потери тепла с уходящими газами, порядка до 20 %.

Кроме того они не имеют автоматической подачи топлива, засыпка топлива происходит каждые 2-3 часа в ручную. Агрегаты работают с естественным отводом топочных газов в атмосферу, управление процессом горения выполняется в ручном режиме, через регулировочную заслонку для подачи воздуха.

Контур отопления подключается к внутридомовой системе теплоснабжения, работающей по принципу естественной циркуляции. Обычно мощность таких агрегатов не высокая, они способны обогреть дома с площадью не выше 150 м2.

Пиролизные

Нормальное функционирование агрегатов данного класса протекает в режиме генерации на базе тления топлива с выделением летучих веществ. В теплотехнике такой технологический процесс именуется пиролизом.

В качестве энергоносителей, как правило, применяется древесина. Под воздействием высочайших температур и дефицита воздуха они расщепляются до газообразных летучих веществ, которые сгорают в пиролизной камере, с выработкой тепловой энергии, которая через теплообменник передается греющему теплоносителю отопительного контура.

Для реализации пиролизного процесса топка разделена на 2 рабочие камеры. В основной — топливо тлеет, с выделением горючих газов, которые  догорают в зоне дожига при температуре 1200 С , обогащенные вторичным воздухом.

Пеплетные

Такие котлы сжигают специально приготовленное топливо — пеллеты в виде гранул, полученных в процессе переработки производственных и сельскохозяйственных отходов: опилок, фрагментов растений и торфа.

Они характеризуются небольшой влажностью и очень высокой теплотворной способностью и определенной текучестью, что позволяет организовать автоматическую подачу топлива в котел без участия человека.

Котлы оборудованы системой автоматического розжига и регулирования процесса горения, что обуславливает высокие показатели эффективности — КПД до 92 %. Агрегаты способны отапливать помещения с большой площадью — 1000 м2. Они экологически безопасны, поскольку обеспечивают полное сжигание вредных веществ в топливе.

Проектирование и монтаж газового отопления

Одно из главных требований к котельной с газовым котлом — правильная вентиляция.

Прежде чем приступать к активным действиям, для системы отопления разрабатывают специальный проект с учетом особенностей дома. Если монтаж системы отопления в частном доме и мелкие работы можно выполнить самостоятельно, то проектирование – это тот этап, на котором не стоит экономить. Проектирование позволит рассчитать характеристики оборудования, сократить затраты на расходники и материалы, высчитать окончательную стоимость работ и монтажа. Проект включает:

• эскиз;
• технико-экономическую разработку;
• составление монтажных схем;
• составление рабочего проекта.

На итоговые данные влияет толщина стен, высота потолков, состояние окон, число проживающих в доме, наличие и площадь теплых полов, количество санузлов.

Действия по этапам

Порядок действий выглядит следующим образом:

1. Составление и утверждение проекта и учредительных бумаг. Газовая служба дает добро на установку лишь после предоставления проекта котельной. контракта с монтажной бригадой, требуется также заключение договора о полномочиях и ответственности сторон. Чаще всего газовщики отвечают за подведение газа, а проект, установка и сервис осуществляет обслуживающая организация.
2. Покупка газового оборудования, комплектующих и расходных материалов. Проект хоть и выдвигает требования к оборудованию, но ценовую категорию выбирает покупатель. Чрезмерная экономия может повлечь дополнительные траты или ремонт.
3. Врезка в газопровод и подключение дома к общей линии.
4. Установка и подключение котла к системе.
5. Подача теплоносителя в систему, выполнение пробных запусков и проверки.

Разновидность автоматических твердотопливных котлов

• Традиционный тип. Это обычные котлы, работающие на твердом топливе, автоматика которых настраивается вручную. Подача воздуха в камеру сгорания регулируется с помощью шибера, то же самое можно сказать и подаче топлива, температурный режим выставляется вручную. У этих котлов есть большой плюс – работать они могут на любом виде твердого топлива.
• Комбинированный вариант. В данной конструкции устанавливаются разные приспособления, которые поддерживают режим горения того или иного вида топлива. В некоторых моделях для каждого вида топлива устанавливается своя камера сгорания, в других придется видоизменять топку. К примеру, устанавливать горелку.
• Пиролизные отопительные приборы – это уникальная конструкция, в которой используется технология отбора тепловой энергии не только от сжигания топлива, но и от отводящего в процессе горения газа. По сути, это автоматические твердотопливные котлы длительного горения, где твердое топливо не горит, а тлеет. Это на сегодняшний день самые дорогие, но очень востребованные отопительные приборы. У них достаточно высокий коэффициент полезного действия  — 90%. Единственное, что иногда отталкивает потребителей – это энергозависимость котла. Зато его функциональность на самом высоком уровне, все процессы производятся в автоматическом режиме. Можно сказать так, что пиролизные котлы – это современный подход к решению задач, связанных с отоплением частного дома, путем автоматизации контроля и регулирования процессов горения.

Монокотел со встроенным бункером

В настоящее время в специализированных магазинах потребители могут выбрать агрегаты, разные по мощности. Этот показатель варьируется в пределах 10-250 кВт. То же самое о разнообразии можно сказать и о топливе. Здесь и пеллеты, и угольный гранулят разных размеров, и опилки, и лучина, и прочее.

Принцип работы котла

Автоматический котел на твердом топливе – это все тот же обычный котел с небольшим дополнением в виде бункера, который является своеобразным складом, откуда в автоматическом режиме топливо подается в топку отопительного агрегата

Поэтому специалисты обращают особе внимание на процесс установки всех частей. Необходимо полное и точное соответствие, обусловленное инструкцией

Если монтажный процесс будет проведен на высочайшем уровне, то можно говорить о качественной долгосрочной эксплуатации автоматического твердотопливного котла.

Принцип работы

Понятно и без слов, что через бункер можно подавать в камеру сгорания только гранулированные виды твердого топлива. Дрова тут явно использовать будет невозможно. Но и это не проблема. Стоят древесные гранулы недорого, найти их можно сегодня практически во всех магазинах. Хотя во многих моделях автоматических твердотопливных котлов можно использовать мелкие древесные отходы в виде щепы или опилок. Но будьте внимательны, в паспорте изделия указывается – можно ли использовать их или нельзя. Потому что производители выдвигают свои особые требования к каждой модели.

Почему требования разные? Все дело в том, что размер подаваемых частиц топлива, а также их технические характеристики (влажность, плотность), играют свою особую роль. Некоторые автоматические модели спокойно принимают даже самые маленькие кусочки древесины, в некоторых можно использовать средние размеры. Это важная составляющая эффективной и долгосрочной работы котлов.

Подача топлива в камеру сгорания происходит с помощью шнека, который вращается небольшим электродвигателем. Бункер может располагаться, как отдельно стоящая единица, или быть единым в одном корпусе с котлом. Самый распространенный в настоящее время агрегат – это твердотопливный котел на пеллетах.

Что такое пеллеты

Это топливные гранулы, которые изготавливаются из отходов древесины, торфа, сельскохозяйственной продукции (соломы, кукурузных початков, куриного помета и прочего). Это измельченные вышеописанные материалы, которые прессуются в цилиндрические гранулы определенного размера. Размер пиллет определяет возможность прохождения их через шнековое отверстие в топку котла.

Пеллеты

Кстати, для информации: чтобы изготовить одну тонну гранулированных пеллет, необходимо переработать от 2,3 до 2,6 м³ древесины. Плюс сам процесс производства требует тепловой энергии, которая выделяется путем сжигания еще одного кубометра опилок. Пеллеты фасуются в бумажные мешки, объем мешков может быть разным от 2 до 20 кг.

Чем пеллеты отличаются от обычных дров? Их влажность 8-12%, у дров она минимум 15%. Плотность раза в полтора выше. Все это обеспечивает высокую теплоотдачу топлива, даже, если оно не горит, а тлеет.

Устройство твердотопливного котла