Твердотопливные котлы длительного горения: какие бывают, как выбрать и в чем заключается принцип работы

Современный твердотопливный котел длительного горения — принцип работы и особенности эксплуатации

Далеко не все знают о существовании твердотопливных котлов длительного горения. Поэтому имеет смысл познакомиться с этим оборудованием. Давайте разберём принцип его работы и эффективные способы эксплуатации.

И первый вопрос…

Что это такое?

Как же работает такой вид твердотопливного котла? В его топку загружают дрова или уголь, пеллеты или торфяные брикеты, солому или тростник и просто поджигают их. Все перечисленные материалы являются топливом. Все это горит, а тепло передается устройству, которое называется теплообменником. Конструкция последнего достаточно сложна. Обычно это полый змеевик из металла, внутри которого проходит теплоноситель — вода.

Тепловая энергия от металла передается воде, которая нагревается и начинает движение по системе отопления под действием законов физики. Конструкция отопительного котла и принцип его работы просты и понятны, но все это крайне неудобно в обслуживании и эксплуатации.

Один небольшой нюанс — длительность горения разных видов топлива различается и составляет от 2 до 8 часов. Но в любом случае после полного прогорания топлива образовавшуюся золу необходимо убрать и сделать новую закладку.

Еще совсем недавно все это проводилось вручную и сопровождалось массой неприятных моментов, особенно, когда дело касалось уборки. Но теперь на рынке есть новые конструкции, работающие в полуавтоматическом режиме. То есть загрузка топлива — брикетов, угля или пеллетов — происходит механическим способом из бункеров, которые способны принять большой объем таких материалов. К тому же подобные котлы снабжаются автоматикой, которая сама регулирует подачу топлива в котел.

Но конструкторы и инженеры стали искать не только механические способы решения этих задач. Рассматривались и другие механизмы лучшего сгорания топлива в топках. Так появились на свет два новых агрегата с совершенно иными принципами работы. Рассмотрим каждый из них отдельно.

Пиролизный котел или газогенератор

Для начала поясним, что такое пиролиз. Это возможность эффективного сгорания топлива при недостатке кислорода. Когда его не хватает, то образуется несгораемый остаток в виде твердой золы, а побочным продуктом является горючий пиролизный газ. Он представляет собой дикую смесь продуктов сгорания твердого топлива и углекислоты.

В газогенераторе процесс сгорания разделяется на два этапа:

  1. В топливной камере №1 топливо тлеет в бедной кислородом атмосфере. Подчеркиваем — оно не горит, а тлеет. Создать такие условия — не проблема. К примеру, можно поставить обычную механическую заслонку. Закрыл — и нет поступления воздуха. Открыл — и производительность резко повышается.
  2. В топливной камере №2 перерабатываются летучие продукты сгорания топлива. Это газ, регулировать который можно без проблем. К примеру, можно установить термостат, который будет определять количество необходимой энергии в нужное вам время.

Что получается в результате?

  • Полное сгорание твердого топлива. Остается лишь мелкая зола, которую можно использовать в качестве удобрения. Это экономически выгодно во всех отношениях — никаких отходов, длительное горение, и реже производится чистка зольника.
  • Увеличивается промежуток между закладками топлива. К примеру, крупный уголь можно закладывать 1 раз в сутки.
  • Полная автоматизация процесса.
  • Есть возможность сжигать большие по размеру дрова. В обычных твердотопливных котлах они полностью не сгорают.

Но необходимо учесть и некоторые отрицательные моменты:

  • Стоимость отопительного пиролизного котла в разы выше, чем у классических вариантов.
  • Такие котлы относятся к категории энергозависимых и требуют принудительного надува.
  • Для их работы необходимо использовать только сухое топливо.
  • Нельзя делать закладку ниже нормы, определенной производителем.

Котел верхнего горения

Если говорить точно, это и есть твердотопливные котлы верхнего горения. Они предназначены для одной закладки, на которой котел будет работать очень долго. Можно привести большое количество примеров современных котлов, которые при одной закладке работали более суток, при этом выделяя тепловую энергию в 5–6 киловатт.

За счет чего возможна такая работа котла?

  • Во-первых, за счет конструктивных особенностей модели. Колосник и зольник в ней отсутствуют. На их месте установлен глухой поддон, исключающий горение в этой части котла. Топка имеет цилиндрическую форму, а воздух в нее попадает сверху, что дает возможность гореть верхнему слою топлива.
  • Во-вторых, распределить потока воздуха является подвижной частью, а не стационарной. При закладке он поднимается вверх до определенного уровня, что создает условия для равномерного распределения воздуха по верхним слоям горящего топлива. По мере сгорания и уменьшения объема закладки происходит снижение распределителя. То есть опять верхние слои топлива обогащаются кислородом. Так что равномерность сжигания топлива в течение всего времени обеспечена.
  • В-третьих, за счет двух описанных свойств конструкции топки происходит окисление углеводородов, но оно не полное, а частичное. Под действие тепла продукты сгорания и мелкие частички золы поднимаются вверх, но от камеры сгорания их будет отделять специальный диск, не дающий создавать противоток. Именно здесь в массу потока продуктов сгорания добавляется кислород, который дожигает горючую смесь. Этот принцип используется в пиролизном газогенераторе.
  • В-четвертых, во второй камере, где дожигаются продукты сгорания топлива, установлен автоматический регулятор тяги. Это устройство работает по принципу зависимости температуры теплоносителя и скорости движения выхлопных газов.
  • И, в-пятых, роль теплообменника в такой модели играет корпус котла.

Внимание! После выхода котла на рабочий режим работы его можно догружать разными бытовыми отходами.

Достоинства и недостатки

Давайте начнем с достоинств этого вида твердотопливных котлов. Прежде всего, объём закладки ограничен только размерами топливника. Если рассматривать эту модель по принципу работы, то это все тот же пиролизный котел или его модификация с высоким коэффициентом полезного действия и полным сгоранием топлива. В такие котлы не устанавливается сложная система автоматики, что делает его простым в эксплуатации и обслуживании.

Есть один небольшой момент, который касается видов твердого топлива. Еще совсем недавно подобные модели работали только на дровах. Все изменилось несколько лет тому назад, когда литовские производители сконструировали универсальный котел, работающий и на угле. Сегодня модели с длительным сгоранием работают практически на всех видах твердого топлива.

А теперь о недостатках, без которых, конечно, не обошлось. Такие конструкции очень чувствительны к температуре теплообменника. Незначительное изменение скорости движения теплоносителя сразу приводит к выпадению конденсата. А это коррозия, быстрый износ и уменьшение срока эксплуатации котла. Поэтому из двух вариантов — стальной или чугунный — необходимо отдать предпочтение второму, потому что он менее подвержен процессам коррозии.

Если сравнивать две модели — классическую и с верхним горением, то вторая по цене явно дороже, что может оттолкнуть большинство потребителей. Существует два вида такой модели, которые отличаются друг от друга способом надува — это с принудительным надувом и естественным. В любом случае надув не может справиться со спекающимся пеплом или золой. Чем больше пепла, тем меньше теплоотдача, а значит, пепел придется постоянно убирать. В моделях с принудительным надувом его образуется меньше, а с естественным больше.

Диск и балка, которая поддерживает его (мы говорим сейчас об устройствах, которые разделяют камеры сгорания топлива и продуктов горения), быстро прогорают, а значит, приходится их менять и проводить ремонт котла. Нельзя закладывать в топку дрова или уголь большого размера, поскольку тяжело будет обеспечить верхнее горение. Да и влажные материалы закладывать также не рекомендуется.

И последний из недостатков. Размеры топки недостаточны, чтобы в ней легко можно было проводить розжиг, когда закладка неполная.

Типы отопительных котлов

Интересующий нас тип котлов производится только в напольном исполнении — уж слишком велика его масса. И если не учитывать уже описанные позиции, то это обычные твердотопливные котлы. Логика подсказывает, что мощность таких моделей зависит от прямого назначения топливного агрегата. Здесь есть устройства с минимальными параметрами — 7 киловатт, а есть и с максимальными — до 95 киловатт. Такие колы в основном используются для отопления небольших домов. Но есть и более мощные установки, к примеру, с 200-киловаттной мощностью. Они применяются для обогрева домов площадью более 2000 квадратных метров.

В производстве котлов применяются сталь или чугун, но даже сталь у разных производителей отличается, что будет влиять на стоимость прибора. К примеру, жаростойкий металл в разы дороже, чем низкосортный, а, соответственно, и стоить такой котел будет больше. В некоторых моделях используется шамотный кирпич, которым обкладывают топку. Это увеличивает не только стоимость агрегата, но также его прочность и долговечность. Кстати, подобные модели могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Монтаж

Это не газовое оборудование, поэтому его можно устанавливать своими руками. Правда, есть несколько важных предупреждений от специалистов:

  1. Котел необходимо устанавливать на расстоянии не меньше полуметра от ближайших стенок. Дело в том, что этот нагревательный прибор, даже если в его конструкции есть водяная рубашка, очень сильно нагревается. И если стены дома возведены из горючих материалов, необходимо их дополнительно обшить защитой. К примеру, асбестовым листом, кирпичом или металлическим листом из оцинкованной стали, под которым все равно придется проложить асбест.
  2. Любой, даже самый маломощный котел из этой категории, имеет значительную массу. Поэтому нужно позаботиться об остове, на котором он будет размещаться. Остов должен быть прочным, негорючим и надежным. Имейте в виду, что масса котла увеличится за счет веса закладки. Поэтому оптимальный вариант — это отдельно стоящий фундамент, сооруженный по всем строительным канонам с укладкой щебеночной подушки и армирующего каркаса из металлической арматуры. Кстати, специалисты советуют заливать фундамент высотой не менее полуметра.

Заключение по теме

Как видите, некоторые вопросы увеличения эффективности работы отопительных котлов зависят не только от размеров самих отопительных агрегатов или от увеличения подачи топлива. Научно-технический прогресс сегодня предлагает совершенно другие позиции, связанные с технологическими процессами. И в этом вы сами могли убедиться на примере твердотопливных котлов с верхним горением топлива.

Российские твердотопливные котлы – длительное горение и комфортное тепло

Как выбирать двухконтурные твердотопливные котлы длительного горения?

Как сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками: чертежи, схемы и инструкции

Как устроена печь длительного горения «Бубафоня»

Как сделать котел на дровах длительного горения своими руками

Разновидности твердотопливных котлов

Котлы на твёрдом топливе изготавливаются из стали или чугуна и применяются для обеспечения отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. Совмещают в себе экономичность и возможность обустройства автономной системы отопления, что особенно актуально для негазифицированных регионов и районов с нестабильной подачей электроэнергии. Принцип действия данного вида котлов основан на выделении тепловой энергии в результате сгорания таких видов твёрдого топлива, как уголь, торф, дрова, пеллеты и других.

Конструкция и принцип работы твердотопливных котлов

Основные элементы конструкции:
1. Теплообменник является одной из важнейших деталей котла, с его помощью осуществляется передача тепловой энергии разогретого дымового газа непосредственно теплоносителю. Скорость прохождения газа регулируется дымососом. В среднем срок эксплуатации теплообменника составляет около 20 лет. Для изготовления может применяться сталь или чугун.
Стальной теплообменник обходится дешевле, однако быстрее изнашивается. Желательно поддерживать температуру теплоносителя не ниже 65° С, чтобы не допускать образования конденсата. К преимуществам стального теплообменника можно отнести его устойчивость к резким перепадам температур.
Чугунный теплообменник более долговечен, меньше подвержен образованию коррозии и требует поддержания температуры теплоносителя от 50° С и выше.

2. Топочная камера с дверцей предназначена для загрузки и сжигания топлива.

3. Колосниковая решётка должна иметь высокую теплокоррозийную устойчивость, для изготовления часто применяется сплав железа и графита (серый чугун). Решётка обеспечивает доступ воздуха для поддержания горения, равномерное распределение топлива, а также отсев несгоревших остатков в зольник.

4. Люк для прочистки верхних ходов.

5. Регулятор температуры может быть как механическим (регулятор тяги), так и автоматическим (микропроцессорный контроллер).
Для более комфортной и безопасной эксплуатации котла могут применяться дополнительные устройства: регулятор тяги, газовая горелка для розжига, термостатический клапан для предотвращения перегрева и другие.

Работа котла начинается с розжига, в процессе которого происходит быстрое повышение температуры с 30-35° С до 500-600° С за 5-10 минут. В это же время температура теплообменника возрастает до 40-70° С в зависимости от настроек системы. На следующем этапе температура в топке достигает 1000-1300° С в зависимости от применяемого топлива, а теплоноситель прогревается до рабочей температуры. На данном этапе важно не допустить превышения температуры 95° С, что достигается посредством регулировки поступления воздуха в камеру сгорания при помощи задвижки. На заключительном этапе топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли, после чего происходит постепенное затухание и снижение температуры.

Большинство современных котлов оснащаются датчиком предназначенным для автоматического поддержания температуры в диапазоне от 65° С до 90° С. Датчик соединяется с заслонкой, которая регулирует доступ воздуха в топочную камеру для поддержания процесса горения.

Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

Применение твердотопливных котлов в системах отопления и горячего водоснабжения имеет ряд преимуществ:
1. Главным преимуществом котлов на твёрдом топливе является возможность их автономной работы. Работа котла не зависит от наличия электричества, газа или других внешних источников энергоснабжения, что позволяет эксплуатировать его в удалённых районах, а также использовать в качестве дублирующего источника тепла в случае отключения электроэнергии или возникновении проблем с подачей газа.
2. Применяемые виды топлива (уголь, торф, пеллеты и другие) обходятся намного дешевле использования газа, электроэнергии или дизельного топлива. Однако стоит учитывать дополнительные расходы на доставку, погрузочно-разгрузочные работы и хранение.
3. Максимальный КПД у стандартных котлов может достигать 84,9%.
4. Простое устройство котла существенно повышает его надёжность и продлевает срок службы.
5. Большинство моделей котлов может работать на разных видах топлива.
6. Стоимость твердотопливного котла ниже газового или электрического аналогичной мощности.

Читайте также:  Как выбрать твердотопливный котел: анализируем рабочие параметры устройств, представленных на рынке

К недостаткам твердотопливных котлов можно отнести потребность в отдельном помещении для установки котла и хранения запасов топлива. Эксплуатация более трудоёмка, так как требует регулярной ручной загрузки топлива, вычистки золы и сажи.

Классические твердотопливные котлы

Стандартные твердотопливные котлы имеют предельно простую конструкцию, что обуславливает довольно низкую стоимость и простоту эксплуатации. Такие котлы имеют объёмное топочное отделение и неприхотливы к виду и качеству топлива. Полная энергонезависимость позволяет применять их в условиях отсутствующего или нестабильного электроснабжения.

Простота конструкции имеет и отрицательные стороны – сравнительно низкий КПД, необходимость частой загрузки топлива, механическая регулировка температуры теплоносителя, чувствительность к уровню влажности топлива и другие. Также требуется довольно частая очистка котла – накопление золы снижает производительность котла и может привести к перегреву и поломке. При эксплуатации таких котлов следует учитывать их большую инерционность – возможно только постепенное и относительно медленное снижение или повышение температуры, быстрый разогрев или выключение котла невозможны. Учитывая невысокую цену, такие котлы целесообразно применять в качестве запасного варианта на случай перебоев с поставками электроэнергии или газа.

Котлы длительного горения

Принцип действия котлов длительного горения направлен на продолжительное и экономное сжигание топлива. Период работы таких котлов на одной загрузке составляет до 5 суток при использовании угля и до 30 часов при использовании дров. Для увеличения времени работы и количества выделяемого тепла применяется метод «верхнего» или «верхне-нижнего» горения. Наглядно этот метод можно рассмотреть на примере горения обычной спички, повернув её сначала пламенем в направлении пола, а потом перенаправив вверх – при направлении пламени вверх время сгорания существенно возрастёт.

Камера подогрева воздуха соединяется с топочной камерой при помощи телескопической трубы с воздухораспределителем, через которую подаётся подогретый воздух. По мере прогорания топлива труба опускается под собственным весом, что обеспечивает равномерное оптимальное сгорание тонкого верхнего слоя топлива.

Отличительной особенностью таких котлов является большой объём топочной камеры, позволяющий загрузить до 50 кг топлива. За счёт ограниченной подачи воздуха происходит не столько сгорание, сколько тление топлива. Благодаря объёму камеры и медленному сгоранию, одной закладки топлива достаточно для работы котла от 12 часов до 5 суток. КПД таких котлов достигает 90%, они просты в эксплуатации и обслуживании.
Подобная, но более совершенная и экономичная технология применяется и в газогенераторных котлах.

Пиролизные котлы

Эффективность работы пиролизных (газогенераторных) котлов достигается за счёт раздельного сжигания твёрдого топлива и выделяемых в процессе горючих газов в отдельных камерах сгорания. Другое название явления пиролиза – сухая перегонка. Под воздействием высокой температуры (200-800° С) и при ограниченном доступе воздуха в камеру сгорания происходит разложение топлива на твёрдый остаток и пиролизный газ (смесь азота, водорода, угарного газа и углеводородов). Горючий газ с помощью вентилятора подаётся по керамической форсунке во вторую камеру, где происходит подмешивание кислорода и сжигание газа. В результате происходит дополнительная подсушка органического топлива (преимущественно используются дрова или щепа), что способствует более полному сгоранию и образованию меньшего количества золы и сажи. КПД пиролизных котлов может достигать 85-92% в зависимости от качества исходного топлива. Применяемая технология обеспечивает возможность работы котла на одной загрузке до 12 часов, более экономно расходует топливо по сравнению с классическими твердотопливными котлами и является более чистой и экологичной за счёт снижения количества твёрдых и газообразных отходов.

К недостаткам пиролизных котлов можно отнести их сравнительно высокую стоимость, повышенные требования к влажности органического топлива (не более 25-30%), необходимость полной загрузки для эффективной работы, обязательная установка трёхходового клапана для подмешивания горячей воды в обратную трубу (температура не должна опускаться ниже 65° С, чтобы не допустить образования конденсата) и предохранительного клапана для аварийного сброса излишка воды при закипании. Учитывая относительную сложность конструкции и потребность в дополнительном оборудовании, большинство таких котлов энергозависимы, что лишает их основного преимущества твердотопливных котлов – автономности.

Использование в качестве дополнительного оборудования бойлеров косвенного нагрева или теплоаккумулирующих баков позволяет сократить расход топлива до 20%, увеличить период между закладками, а также иметь постоянный запас воды для горячего водоснабжения.

Пеллетные котлы

Для работы таких котлов применяется специальный вид топлива – пеллеты. Пеллеты производятся в основном из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессования. Склеивание древесных частиц происходит без применения химических добавок: под воздействием температуры древесина выделяет лигнин, который и служит связующим веществом. При сгорании одной тонны пеллет выделяется 3500 кВт/ч тепловой энергии, что в полтора раза больше, чем в процессе сгорания аналогичного количества дров или древесной щепы. Влажность составляет всего 8-12%. Пеллеты представляют собой сыпучий гранулированный материал, что существенно облегчает процесс траспортировки и хранения и являются экологически чистым продуктом, не выделяя в процессе горения токсических веществ.

Конструктивной особенностью пеллетных котлов является обязательное наличие ёмкости (загрузочного бункера) для хранения и подачи пелет в камеру сгорания посредством шнекового механизма. При этом время непрерывной работы котла зависит исключительно от объёма бункера и составляет в среднем от 3-7 суток.

В зависимости от модели котла могут применяться различные способы сжигания пеллет. Ретортная горелка представляет собой стальную или чугунную чащу на поверхность которой снизу подаётся топливо. В зону горения осуществляется подача воздуха поддерживающего процесс горения и предотвращающего перегрев горелки. Могут использоваться как подвижные, так и неподвижные ретортные горелки. Подвижные (оборотные) позволяют эффективно сжигать топливо с большим содержанием золы, влаги и пыли.

КПД пеллетных котлов может составлять до 95% в зависимости от качества топлива и модели котла. Работа большинства котлов полностью автоматизирована и безопасна.

Пеллетные котлы являются энергозависимыми, так как для функционирования шнекового механизма, автоматического розжига и системы подачи воздуха необходимо наличие электроэнергии.

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

При расчёте требуемой мощности котла нужно учитывать множество факторов – погодные условия для конкретной климатической зоны, степень утепления дома, герметичность стеклопакетов, тип применяемых радиаторов (стальные, алюминиевые, чугунные), наличие тёплого пола и многое другое. Очень приблизительный расчёт мощности можно сделать исходя из потребности 1 кВт на 10 м² при высоте потолков 3 метра, однако такие данные пригодны только для предварительного выбора модели котла, окончательный расчёт должен проводиться только специалистом.

Установка твердотопливного котла наиболее целесообразна в негазифицированных регионах и регионах где могут иметь место перебои с подачей электрической энергии. От того, насколько правильно смонтирован котёл и сделана его обвязка зависит эффективность и надёжность всей системы отопления в доме. Для оборудования топочной выделяется отдельное помещение, обязательно оборудованное системой приточно-вытяжной вентиляции. Монтаж котла производится на ровное бетонное или кирпичное основание на расстоянии не ближе 70 см от стен помещения. Преимущественно котёл используется в комплекте с теплоизолированным накопительным баком. Бак служит для защиты системы от перегрева, позволяет адаптировать различные источники тепла (котёл на твёрдом топливе, электрический котёл, газовый котёл или другие) в одну систему с системой отопления, оптимизирует работу котла, повышая его КПД и снижая расход топлива. Вода в таком баке может сохранять температуру в течение нескольких дней и применяется как для систем отопления, так и для бытовых нужд. Также могут применяться бойлеры косвенного нагрева, оборудованные как спиралевидными теплообменниками для использования тепловой энергии котла, так и электрическим тэном для нагрева воды в летнее время. Важным элементом обвязки котла является расширительный бак, предназначенный для компенсации излишков воды возникающих в процессе нагревания. Объём бака должен составлять не менее 1/10 общего объёма воды в системе.

На выходе из котла устанавливается группа безопасности, состоящая из манометра, автоматического воздухоотводчика (для предотвращения завоздушивания системы и возникновения воздушных пробок) и предохранительного клапана.
Особенностью твердотопливных котлов является невозможность контролировать подачу топлива, соответственно довольно высока вероятность перегрева. С целью предотвращения перегрева применяется охлаждающий теплообменник. Некоторые модели стальных котлов оснащены им изначально, в остальных случаях он устанавливается на выходе из котла перед системой отопления. При разогреве котла до 95° С срабатывает термостатический клапан и в теплообменник подаётся холодная вода из водопровода или специально предназначенной для этого ёмкости. После охлаждения котла и снижения температуры клапан закрывается.

Другим, более простым, способом борьбы с перегревом является применение сливного клапана. В случае превышения допустимого значения температуры горячая вода перенаправляется в канализацию, а в систему отопления подаётся холодная вода из водопровода.
При установке твердотопливного котла нужно учитывать его инерционность, затухание топлива и снижение температуры происходит постепенно. Учитывая, что за принудительную подачу теплоносителя отвечает циркуляционный насос, должна быть предусмотрена установка аккумуляторной батареи для его бесперебойной работы в случае отключения электрического снабжения. В противном случае неравномерный прогрев различных участков может вывести из строя всю систему отопления.

Эффективная и производительная работа котла во многом зависит от хорошей тяги и правильно рассчитанного и установленного дымохода. При выборе дымохода нужно обратить внимание на его высоту, диаметр, длину разгонного участка и качество утепления трубы. Высота и диаметр трубы рассчитываются исходя из мощности котла, при недостаточной высоте трубы дымовые газы будут плохо вытягиваться, а в худшем случае поступать в обратном направлении, в помещение. Обычно минимальная длина трубы указывается в инструкции к котлу, а диаметр соответствует выходному отверстию котла. Утепление трубы не позволяет дымовым газам остывать слишком быстро, при остывании тяга может ухудшиться. Для изготовления дымоходов применяется преимущественно труба из оцинкованной нержавеющей стали диаметром 120, 150 или 200 мм. Также производятся дымоходные трубы квадратного сечения. Такая труба слабо подвержена коррозии под воздействием атмосферных осадков и конденсата, удобна в сборке и установке, а также имеет привлекательный внешний вид что позволяет устанавливать её по фасаду дома. В нижней части дымохода оборудуется кран для слива конденсата и лючок для прочистки.

По желанию заказчика котлы могут дополнительно оборудоваться системами автоматической подачи топлива из загрузочного бункера. В этом случае может применяться только мелкоразмерное топливо.

Для подключения и обвязки котла могут применяться только металлические трубы (медные, стальные и другие), использование полипропиленовых, металлопластиковых и труб из сшитого полиэтилена недопустимо.

Как выбрать твердотопливный котел верхнего горения

Котлы верхнего горения – это разновидность твердотопливных котлов длительного горения. Особая конструкция и принцип работы избавляют такие котлы от известных недостатков моделей прямого горения: необходимости в частой загрузке топлива, низкого КПД , нестабильной теплоотдачи. Однако стоимость котлов, работающих по принципу горения сверху-вниз в 1,5-2 раза выше, габариты – больше, требования к используемому топливу также выше.

Читайте в статье

Что собой представляют твердотопливные котлы верхнего горения

Для чего нужны и как применяются

Твердотопливные котлы верхнего длительного горения используются в районах отсутствия газовой магистрали, в местах лесозаготовки или горной промышленности, где стоимость топлива обычно существенно ниже. Суть таких моделей заключается в медленном, практически на грани тления, сжигании топлива слоями, благодаря чему достигается длительность горения одной загрузки в 5-20 часов при использовании дров и 2-5 суток при использовании в качестве топлива теплотворных сортов угля .

Наиболее рациональным является использование в относительно небольших частных домах площадью 60-200 м 2 . Возможна эксплуатация в системах с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Это отличная, более экономичная и менее прихотливая в обслуживании альтернатива стандартным твердотопливным котлам.

Устройство и принцип работы

На первый взгляд может показаться, что более высокая длительность горения достигается только за счет увеличения топочной камеры. Однако, помимо этого, серьезное влияние на экономичность, длительность сгорания и стабильность теплоотдачи влияет сам принцип верхнего горения, подразумевающий подачу воздуха сверху, в то время как в нижних слоях топлива воздух и газы не циркулируют вовсе.

  1. Воздух, необходимый для сжигания топлива, забирается напрямую из помещения и подогревается в расположенной в самом верху котла камере подогрева. В центре камеры подогрева вставлен специальный цилиндрический распределитель, через который разогретый воздух подается в топочную камеру. В зависимости от модели, подача воздуха может быть принудительная или естественная. Принцип работы котла верхнего горения на примере модели Stropuva S20U.
  2. Распределитель, подающий воздух из камеры подогрева в камеру сгорания имеет вертикальные ходы. Перед загрузкой топлива его необходимо поднять механическим путем (обычно с помощью троса), после загрузки топлива, он упирается в верхний слой и опускается вниз по мере прогорания. Таким образом, подача воздуха всегда осуществляется исключительно на верхний тлеющий слой топлива, во вмешательстве человека в процесс горения нет необходимости.
  3. Над местом контакта распределителя воздуха с верхним слоем топлива находится металлический диск (стаскоблин). Огибая его, пламя попадает в камеру полного сгорания – часть топочной камеры между стаскоблином и камерой подогрева воздуха. В камере полного сгорания выгорают все горючие вещества, отдавая тепловую энергию стенкам топочной камеры. Контакт распределителя воздуха с верхним слоем топлива (стаскоблин отсутствует для большей наглядности).
  4. Стенки по всему радиусу топочной камеры – это теплообменник, внутри которого находится теплоноситель (чаще всего вода). Аккумулируя тепловую энергию от сгорания топлива, теплоноситель естественным или принудительным (с помощью циркуляционного насоса) образом циркулирует по водяному контуру системы отопления.
  5. Продукты сгорания, уходя вверх между стенками камеры подогрева и внутренними стенками котла, выводятся из топочной камеры через патрубок дымохода.
  6. Зола сваливается в зольный ящик в самой нижней части котла, под топочной камерой. Зольный ящик необходимо очищать после сгорания каждых 1-5 загрузок.

Котлы верхнего горения в большинстве своем не оснащены продвинутой автоматикой, а регуляция температуры теплоносителя осуществляется, обычно, с помощью битеплового регулятора тяги. Настройка нужной температуры происходит вручную. Для обеспечения нормального горения необходимо плотно закрывать дверцу загрузки и не открывать ее на протяжении всего горения, соответственно, дозагружать топливо в разожженный котел нельзя.

На данный момент на рынке представлены модели мощностью 8-60 кВт и КПД 85-92%. Существуют как исключительно дровяные котлы, так и универсальные модели, работающие на дровах, каменном и буром угле, антраците, торфе, пеллетах.

Отзывы о бытовых котлах с горением сверху-вниз: преимущества и недостатки

Преимущества Недостатки
Экономичность – за счет принципа горения сверху-вниз достигается экономия от 10 до 30%.Высокая стоимость – модели с верхним горением стоят в среднем в 1,5-2 раза дороже.
Более высокий КПД – принцип медленного горения на грани тления, более совершенные сплавы и конструкция корпуса позволяют достигнуть КПД 85-92%, в то время как у обычных котлов на твердом топливе КПД часто 75-86%, а более высокие показатели считаются крайне существенной заслугой.Повышенные требования к топливу – влажность дров желательно не должна превышать 20-30%, угля – 15-20%. В зависимости от модели, производители предъявляют различные требования к фракции и зольности угля. От соблюдения рекомендаций зависит длительность горения.
Более простая эксплуатация – это и возможность гораздо более редкой загрузки, и более простое обслуживание и чистка.Непрерывность процесса – произвести дозагрузку в уже зажженный котел нельзя, а после остановки работы котла, тление все равно продолжится до полного сгорания.
Наличие энергонезависимых моделей – моделей, не требующих подключения к электросети.Большие габариты – котлы шахтного типа компактны по площади, но часто более 2 метров высоту, а стандартные «квадратные» модели непросто уместить в маленьких помещениях котельной площадью 4-5 м 2 .
Надежность – несмотря на дополнительные элементы, конструкция котлов остается простой и надежной.Ограниченный выбор – на рынке представлено не столь много моделей, однако большинство из них известны своим качеством и надежностью
Возможно образование конденсата – не редкая проблема согласно отзывам владельцев. Причиной может быть использование слишком сырого топлива или чрезмерно большой поток воды, в случаях, если используется циркуляционный насос.
Читайте также:  Какие радиаторы отопления лучше: обзор 4 популярных моделей

Как выбрать котел верхнего горения

В виду небольшого выбора, когда все достойные производители и их модели «находятся на слуху», особые критерии, по которым можно фильтровать котлы отсутствуют. Практически все модели имеют похожую конструкцию, часто изготовлены из похожих сплавов, и те, и другие имеют длительный опыт беспроблемной эксплуатации. Однако стоит обратить на наиболее важные критерии:

  1. Материал теплообменника. Существует два варианта исполнения: сталь и чугун. Стальные теплообменники устанавливаются в более дешевые модели, они более устойчивы к перепадам температуры, в случае механического повреждения их можно просто заварить. Однако сталь сильно подвержена коррозии, которая, в зависимости от качества теплоносителя, приводит к протечке спустя 10-15 лет эксплуатации. Чугунные же теплообменники более тяжелые и толстые, они устойчивы к коррозии, срок их службы более 25 лет, однако и стоимость соответствующая. Идеальный вариант исполнения – чугунный теплообменник в легком стальном корпусе.
  2. Количество контуров. Одноконтурные модели рассчитаны исключительно на отопление. Двухконтурные модели рассчитаны на отопление и подогрев санитарной горячей воды. Их стоимость всего на 10-30% выше, поэтому решить вопрос горячего водоснабжения наиболее выгодно выбрав двухконтурный котел. Единственная проблема – среди котлов верхнего горения крайне мало двухконтурных моделей.
  3. КПД. Коэффициент полезного действия отражает соотношения объема сжигаемого топлива к объему аккумулируемой теплоносителем тепловой энергии. Соответственно, чем выше КПД, тем больше тепла можно получить при меньшем расходе топлива.
  4. Энергонезависимость. Энергонезависимые модели не требуют подключения к электросети, поэтому работают автономно. Энергозависимые модели имеют принудительную подачу воздуха, более сложную автоматику или циркуляционный насос, для работы которых потребуется подключение к электросети. При этом, мы рекомендуем обзавестись и генератором, на случай отключения электроснабжения.

Модель Неделька К-60 как пример существенно больших габаритов.

Минимально необходимая мощность

Для среднестатистического дома в климатической зоне Подмосковья, с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков 2,7 м минимально необходимая мощность рассчитывается из правила 1 кВт на каждые 10 м 2 отапливаемой площади. Также мы рекомендуем закладывать запас мощности в 15-25%.

Например, для вышеописанного дома площадью 120 кв. м. минимально необходимая мощность котла – 120:10*1,2 (20% запаса) = 14,4 кВт, всегда округляем в большую сторону – т.е. 15 кВт.

Таких простых и наиболее часто используемых расчетов достаточно в более, чем 90% случаев. Если же дом слегка или серьезно утеплен, находится в южной части страны или, наоборот, находится в северной части страны, имеет большую площадь остекления, показатель может быть скорректирован на 10-50% в меньшую или большую сторону.

Как точно рассчитать необходимую мощность котла
Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Stropuva S15U

Известная литовская модель мощностью 15 кВт, по сути один из лучших котлов верхнего горения для отопления частного дома. Модель S15U, в отличие от обычной S15, – универсальная, т.е. способна работать на дровах, угле, торфе, пеллетах. Производитель рекомендует использовать в качестве топлива каменный уголь. На практике, при полной загрузке (217 л) качественным каменным углем длительность горения может достигать 7 суток. КПД, в зависимости от используемого топлива, – 85-90%.

При топке дровами котел имеет существенные недостатки: высокие требования к сухости дров и высокий уровень образования на стенках топки дегтя. Также недостатком является огромный вес – 205 кг. В остальном согласно практике монтажа и отзывам владельцев, котел беспроблемно работает уже на протяжении более 7 лет.

Стоимость: 81 500–101 770 рублей.

Котлы с длительностью горения одной закладки топлива до 7 суток

LIEPSNELE L20U

Еще одна универсальная литовская модель мощностью 20 кВт, отличный аналог Стропувы – превосходящий ее по характеристикам, но и более дорогой. Отличается модель одной из самых объемных на рынке камер сгорания – 320 л, а также высоким КПД – до 91%. Теплообменник чугунный, в стальном корпусе.

Котел известен своей надежностью, качеством используемых сплавов и сборкой, а также абсолютной «всеядностью»: можно сжигать дрова, опилки, стружка, пеллеты, уголь или даже торф. Однако стоит помнить о длительности горения каждого из видов топлива. Наиболее длительное горения достигается при сжигании каменного угля: вплоть до 7 суток.

Единственным недостатком является довольно низкое допустимое давление в водяном контуре – 1,5 бар. Поэтому котел нельзя использовать в закрытых системах отопления больших домов, где давление в контуре часто в пределах 1,7-2,5 бар.

Стоимость: 110 000-125 000 руб.

Galmet TOP-20

Польский универсальный котел верхнего горения стандартной компоновки мощностью 20 кВт. Отличается максимальной автоматизацией работы: уже в базовой комплектации предусмотрен умный PID-контроллер (автоматика), вентилятор, нагнетающий в топку воздух, возможность подключения внешнего термостата. В зависимости от комплектации, также оснащается погодозависимой автоматикой (уличный датчик). Также модель отличается наличием качественной теплоизоляции, которая минимизирует теплопотери через корпус котла.

Тем не менее, несмотря на качество материалов и умную автоматику, в отличие от шахтных вертикальных котлов, имеет более низкий КПД – 87%. Теплообменник в отличие от предыдущих моделей – стальной, хотя и с толстыми стенками (6 мм против стандартных 4 мм в других моделях), что в теории продлевает срок службы до 15 и более лет.

Стоимость: 89 000-90 900 руб.

НЕДЕЛЬКА КО-60

Известная модель российского производства большой мощности (60 кВт). Название модели говорит за себя – длительность горения на одной закладке угля – до 7 суток, при объеме топочной камеры 160 л.

КПД при использовании качественных сортов угля достигает 92%. В качестве топлива можно использовать и дрова, торф, пеллеты. Теплообменник и корпус котла изготовлены из крайне толстой печной стали, что отразилось и на весе в 420 кг. Несмотря на огромную теплопроизводительность, котел рационально использовать при отапливаемой площади не более 200-250 м 2 . При большей площади достигнуть длительности горения в 7 суток невозможно.

Существенным недостатком является крайне высокая цена, сравнимая с более качественными по сплавам и, сборке и конструкции зарубежными моделям. Тем не менее, котел представляет отличную альтернативу.

Как выбрать твердотопливный котел для отопления частного дома

Твердотопливный котел – это современный, модифицированный и усовершенствованный вариант традиционных русских печей, во все времена служивших человеку средством для приготовления пищи, тёплого места для ночлега, а также выполнявших основную функцию – обогрев помещения. Современные бытовые котлы на твёрдом топливе способны работать автономно и не зависят от централизованной отопительной системы, что само по себе является главным плюсом для негазифицированных районов. Именно поэтому выбор котла необходимо осуществлять крайне ответственно. Тем не менее, чтобы определиться с тем, как именно выбрать нужный котёл длительного горения, необходимо ознакомиться с тем, что представляют собой отопительные средства, использующие твёрдое топливо.

Твердотопливный котел: что это такое?

Основной принцип, на котором работают твердотопливные котлы, заключается в сжигании дров, угля, паллет, опилок и прочих твёрдых горючих материалов с целью получения максимальной теплоотдачи. Существует несколько особенностей, отличающих твердотопливное отопительное устройство длительного горения от электрических или традиционных газовых. Прежде всего стоит отметить автономность: человек, сделавший выбор в пользу твердотопливных котлов в качестве альтернативы газу или электричеству, не зависит от коммуникационных служб, подверженных различным поломкам. Кроме того, их установка актуальна для регионов, отрезанных от благ цивилизации.

Смотрите также – Выбираем твердотопливный котел длительного горения: топ 10 лучших котлов

Твердотопливный котел: выбор по типу горения

На современном рынке отопительные котлы на твёрдом топливе представлены двумя типами: классическим и пиролизным. Классический работает по принципу сжигания топлива с последующим выделением тепла. Принцип работы пиролизного котла заключается в дожигании печных газов, выделяемых в процессе горения топлива.

В отличие от классического варианта, пиролизный считается более продвинутым и отличается повышенным коэффициентом полезного действия, обеспечивая эффективное сжигание топлива. Помимо этого, твердотопливные котлы с газификацией обладают возможностью установки мощности, заниженными требованиями дымоотвода, а также оснащаются вентилятором нагнетания, за счёт чего обеспечивается повышенный КПД и лучшее горение топлива. Однако, твердотопливные отопительные средства пиролизного типа горения отличаются повышенной стоимостью за счёт того, что внутренне устройство котла, на ряду с повышенными требованиями к сухости топлива, создаёт дополнительные сложности в эксплуатации. Выбрать такой котёл для бытового пользования означает обеспечить себя бесперебойной подачей тепла на долгие годы.

Смотрите также – Какой обогреватель лучше выбрать масляный или конвекторный

Материал изготовления

Котлы отопления на твёрдом топливе можно разделить на виды по типу материала теплообменника. Чугун, менее восприимчивый к качеству подпиточной воды, отличается повышенными требованиями к её температуре. Иными словами, при подаче холодной воды в обратную линию отопительной системы в чугунном теплообменнике могут начаться деструктивные процессы, вызванные резким перепадом температур. Помимо этого, за счёт свойств метала обеспечивается повышенная продолжительность горения.

Теплообменник из чугуна гораздо тяжелее аналога из стали, за счёт чего повышается инерционность всей отопительной системы: временной промежуток с момента загрузки дров до поступления тепла в помещение значительно повышается. Тем не менее, в сравнении с остальными, чугунные теплообменники не требуют интенсивной чистки нагара, появление которого не влияет на КПД сгорания топлива, благодаря чему выбрать подобный котёл рекомендуется для крупных частных домов.

Способ загрузки топлива

Одним из главных недостатков теплогенераторов длительного горения, работающих посредством угля, древесины, брикетов и паллет является необходимость постоянной подгрузки топлива для стабильной подачи тепла. Современный рынок отопительных устройств предоставляет устройства с ручной или автоматической подачей, обеспечивающейся специальными шнеками. Главным преимуществом котлов автоматической подачи топлива является их автономность: загрузив бункер один раз, котёл будет работать в течение 2–5 дней, в зависимости от размеров резервуара.

Смотрите также – Почему тухнет газовый котел

Значение энергозависимости при выборе твердотопливного котла

Для частного дома, расположенного в негазифицированной местности или местах, в которых наблюдаются перебои с подачей электроэнергии, энергонезависимый – лучший выбор, поскольку за счёт естественной циркуляции воздуха и отсутствия электрических приборов тепло будет поступать постоянно. Регулирование притока воздуха в энергозависимых котлах осуществляется за счёт нагнетающего вентилятора, управляемого при помощи энергетического блока. Таким образом, при перебоях с электричеством, котёл перестанет выполнять свои основные функции.

Смотрите также – Как выбрать экономичный электрокотел для отопления дома

Одно- и двухконтурные котлы на твёрдом топливе

Одноконтурные бытовые отопительные средства предназначены исключительно для отопления, в то время как наличие второго контура позволяет провести горячее водоснабжение, что весьма удобно, в особенности – для частного дома. Прежде чем остановить свой выбор на том или ином варианте, необходимо задуматься о том, нужна ли в доме горячая вода: установка водогрейного отопительного устройства позволит избежать необходимости греть воду в различных ёмкостях.

Преимущества твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы отопления обладают рядом неоспоримых преимуществ, которые помогут склонить выбор человека в сторону приобретения подобного приспособления для частного дома. Среди них стоит выделить:

  • Полную экологическую безопасность;
  • Доступность и низкую цену топлива;
  • Возможность смены мощности, используя правильные виды топлива;
  • Высокую безопасность, достигающуюся за счёт низкого энергопотребления и безопасности топлива.

Недостатки котлов, работающих на твёрдом топливе

Несмотря на явные преимущества, каждый владелец частного дома может столкнуться с недостатками, которыми обладают все виды твердотопливных котлов длительного горения. В большинстве случаев они связаны с особенностями эксплуатации теплогенератора, среди которых выделяется:

  • Необходимость частой подгрузки топлива;
  • Выделение дыма в котлах с верхней загрузкой;
  • Необходимость постоянного поддержания температуры воды;
  • Длительность и трудоёмкость прогрева при холодных запусках;
  • Частота обслуживания.
Читайте также:  Электроотопление: как обогреть квартиру без использования газа

Однако, большинство владельцев загородных домов, прежде чем выбрать бытовые теплогенераторы на твёрдом топливе, предпочитают ознакомиться с этими недостатками. Более того, преимущества зачастую перекрывают их. Однако пренебрежение минусами в будущем может привести к серьёзным последствиям.

Правила эксплуатации твердотопливных отопительных устройств

Прежде чем выбрать нужное устройство стоит запомнить, что теплогенераторы длительного горения, работающие на высоких мощностях, ни в коем случае не стоит оставлять без присмотра. При проверке тяги или наличия топлива в теплообменнике, необходимо использовать защитные рукавицы. Эксплуатацией должны заниматься исключительно взрослые. Во избежание возгораний, топливо необходимо хранить в сухом помещении на расстоянии не менее 1 метра от теплообменника.

Для стабильной работы чистку котла необходимо производить раз в несколько месяцев, поскольку зола, скапливающаяся внутри теплообменника, может привести к снижению КПД, следовательно – эффективности отопления. Во избежание этого необходимо выбрать правильное топливо, которое является залогом длительного горения.

Смотрите также – Как запустить газовый котёл в первый раз

Что нужно помнить при выборе котла, работающего на твёрдом топливе?

Котлы, выполненные из чугуна, обладают повышенной надёжностью в сравнении со стальными аналогами. Кроме того, принцип их работы заключается в том, что в случае выхода из строя одной из секций теплообменника, её можно заменить новой. Однако, устройство чугунного теплообменника затрудняет его чистку, однако использование сухих типов качественного топлива способствует снижению интенсивности чистки, что особенно актуально для частного дома, в котором используется теплогенератор длительного горения.

Стальной твердотопливный котёл для дачи отличается простотой конструкции, однако, требует более частой чистки, а также обеспечения дополнительных мер безопасности. Однако современный рынок позволяет клиентам выбрать теплогенератор, отличающийся высокими техническими характеристиками, вне зависимости от материала, из которого изготовлен котёл. Для обеспечения стабильной работы важно соблюдать все правила эксплуатации, прописанные в инструкции.

Котлы длительного горения на дровах для частного дома

Использование дров в качестве топлива для котлов получило широкое распространение в связи с распадом СССР. Главной предпосылкой для этого послужило активное сворачивание программ газификации сельской местности и пригородных районов.

Отсутствие газовых магистралей послужило толчком для модернизации известной с незапамятных времен печки-буржуйки. Справедливости ради нужно отметить, что современные котлы на дровах длительного горения обладают довольно высоким КПД и могут работать в автономном режиме от 6 до 12 часов. Особое внимание при проектировании твердотопливных тепловых генераторов уделяется созданию оптимальных условий для полного сгорания древесины.

Ниже будут рассмотрены принцип действия и конструктивные особенности дровяных котлов, оценены их преимущества и недостатки. В соответствующих разделах можно найти отзывы владельцев, на практике оценивших дровяные котлы отопления длительного горения, и рейтинг ведущих производителей.

Устройство и принцип работы

В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.

Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.

Дожигание продуктов окисления во вторичной камере на длительность горения топливной закладки не оказывает существенного влияния, однако существенно увеличивает общую эффективность работы котла на дровах. Это связано с тем, что при сгорании вторичных газов выделяется значительно больше тепловой энергии чем при интенсивном горении дров.

Энергозависимые установки длительного горения

Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 0 С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.

Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.

Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.

Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.

Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения

Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.

У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.

После розжига дровяной закладки и получения устойчивого горения заслонку приводят в рабочее положение, уменьшая тем самым количество воздуха в первичной камере сгорания и обеспечивая оптимальные условия для химико-термического окисления древесного горючего. Горячие пиролизные газы, под действием естественной тяги, поступают в верхнюю камеру сгорания, где смешиваются с разогретым вторичным воздухом, вследствие чего воспламеняются.

Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.

Отопительные котлы на дровах обратного горения

Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.

Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.

Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.

Достоинства и недостатки

Если в качестве источника тепловой энергии для отопительной системы дома выбирается котел длительного горения на дровах, целесообразно внимательно изучить его плюсы и минусы.

К достоинствам агрегатов относятся:

  • Доступность и относительно невысокая цена дров;
  • Для монтажа не потребуется обивать пороги газового департамента, получать разрешения, предоставлять проект и т.д.;
  • Широкий ассортимент агрегатов, представленный на отечественном рынке, позволяет без особых усилий подобрать модель необходимой мощности и комплектации;
  • Подключение изделия к отопительному контуру не требует никаких специальных знаний и большого опыта работы;
  • Техническое обслуживание котлов на дровах, как правило, сводится к удалению продуктов сгорания из зольного ящика;
  • При правильной настройке происходит практически полное сгорание древесины, что предотвращает выброс в атмосферу опасных для здоровья химических соединений.

Для объективной оценки твердотопливных тепловых генераторов необходимо отметить и их существенные недостатки, к которым относятся:

  • КПД котла длительного горения, в среднем, на 10–15% ниже чем у газовых и электрических агрегатов;
  • Высокие требования к качеству топлива: повышение влажности дров на 5–10% приводит к снижению производительности на 15–20%;
  • Необходимость оборудования вентилируемого складского помещения для хранения дров;
  • Даже длительное горение одной закладки не отменяет необходимость периодической загрузки топочной камеры.

Из приведенных выше достоинств и недостатков вытекают основные правила использования твердотопливного оборудования.

Особенности эксплуатации котла на дровах

Большое влияние на производительность и экономичность работы отопительных котлов оказывает продолжительность горения одной закладки топлива.

Как добиться длительного горения дров

Максимальную продолжительность горения котла обеспечивают дрова, соответствующие следующим требованиям:

  • Влажность древесины не должна превышать 20–25%, высокая влажность неизбежно приведет к отложениям дегтя на внутренней поверхности топки и дымохода;
  • Длина поленьев зависит от размеров камеры сгорания, оптимальный вариант – использовать заготовки длиной 35–40 см;
  • Твердость древесины должна быть максимальной, поскольку длительность горения твердых пород заметно больше чем у хвойных и фруктовых деревьев.

Ниже приведена теплотворность наиболее распространенных пород древесины:

Теплотворность при влажности 20%, кВт/м 3

Теплотворность при влажности 50%, кВт/м 3

Принцип работы твердотопливных котлов

Какого бы вида ни был твердотопливный котёл, все имеют высокий уровень коэффициента полезного действия, именно благодаря конструкции и принципу устройства. На этой страничке рассмотрим и попробуем разобраться как работают твердотопливные котлы. Основное отличие между обычными твердотопливными котлами и твердотопливными котлами длительного горения состоит в том, что во втором случае горение происходит намного дольше благодаря принципу сгорания. Итак рассмотрим принцип работы твердотопливных котлов и как работают котлы на твёрдом топливе, чтобы понимать как выбрать котёл.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

Как работает пиролизный котёл. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла построен на процессе разложения твёрдого топлива на пиролизный газ и кокс . Достигается это с помощью недостаточной подачи воздуха. Из-за слабой подачи воздуха топливо медленно тлеет, но не горит, в результате образуется пиролизный газ. В результате газ соединяется с воздухом. происходит горение и выделяется тепло, которым греется теплоноситель. Благодаря такому процессу в дыму крайне мало вредных веществ, да и сажи и золы незначительно. Так что в случае с пиролизными котлами, так же можно говорить об экологичности.

Итак, рассмотрим подробнее принцип работы пиролизного котла.

  • Что такое пиролиз? Пиролиз — процесс сжигания в условиях недостаточного количества кислорода. Результатом такого горения являются твёрдые продукты горения и газ: твёрдые отходы — это зола и смесь летучих углеводородов плюс углекислоты.
  • Принцип работы газогенератора(или пиролизного котла), заключается в том, что такой твердотопливный котёл разграничивает процесс теплотворения на два процесса. Первый, это обычный процесс горения твёрдого топлива, при ограничении подачи кислорода. При дефиците воздуха, твёрдое топливо очень медленно тлеет выделяя газ. Ограничивает подачу кислорода, котёл очень просто, механической заслонкой, которая в зависимости от количества воздуха в топке, либо открывается либо закрывается. При этом можно вручную «поддать жару», приоткрывая заслонку.
  • Вторая часть процесса сгорания топлива, заключается в прогорании летучих отходов процесса горения в первой топке. Во второй топке прогорает так называемый пиролизный газ — результат горения твёрдого топлива в первой топке.
  • Регулировка при этом, также как и в случае подачи воздуха в первую топку, происходит очень просто. Термостат контролирует процесс горения и изменяет работу котла ровно настолько, насколько необходимо для выработки необходимого количества тепла. По принципу работы он не особо отличается от термостата для водонагревателя.
  • Эффективность пиролизных котлов. На сегодняшний день самые эффективные котлы — те, в которых горение происходит сверху вниз. Конечно, это накладывает определённые сложности, например, в таких котлах приходится делать принудительную тягу, ведь вторая камера дожига пиролизного газа находится под колосником. Если проще: топливо рассыпается в продукта отходов процесса горения — в золу. При этом образовывается газ, который также дожигается. В результате: максимальное выделения тепла, практически с безотходным процессом горения. Плюс, золу можно использовать как удобрение.

Принцип работы пиролизного котла устроен таким образом, что помимо максимально эффективного сгорания топлива, мы имеем и минимальные отходы процесса горения. Основной минус — это цена пиролизных котлов, но положительных моментов, на самом деле очень много:

  • Минимум отходов и минимальная чистка топки, в сравнении с другими твердотопливными котлами.
  • Долгое время автономной работы без дозагрузок, благодаря экономичной подаче воздуха.
  • Автоматизация процесса горения. Котёл сам регулирует когда увеличивать горение и когда уменьшать.
  • Твёрдое топливо больших размеров подходит для таких котлов, так как в любом случае дожигание топлива проходит практически полностью.

Автоматика и механика твердотопливных котлов.

Несмотря на все уровни контроля за процессами горения и безопасности эксплуатации в целом, твердотопливные котлы практически не содержат сложных автоматических устройств. Именно благодаря тому, что чаще всего температура регулируется механикой, в котлах практически нечему ломаться. Кроме того сама конструкция котлов является простой и надёжной . Потому и монтаж твердотопливного котла своими руками выполнить реально, но лучше обратиться к специалистам. Даже сделать котельную своими руками можно, но зачем лишние проблемы, если можно всё доверить профессионалам?

Ссылка на основную публикацию
×
×