Особенности разных видов топлива для котлов отопления

Твердотопливный котел на дровах с водяным контуром устанавливают в доме с постоянным проживанием людей. Период между закладками топлива классического агрегата не превышает 4?8 часов. Работающий котел без присмотра не оставляют. Изменить время топки позволяют модернизированные котлы длительного горения на дровах своими руками, загрузка 24 часа — оптимальный период работы агрегата без промежуточной закладки топлива.

Твердотопливный котел: внутреннее устройство и принцип работы

Котлы, где теплоноситель нагревается от сжигания твердого топлива, называются твердотопливными. Агрегаты предназначены для отопления частных домов и промышленных предприятий. Твёрдотопливные котлы всегда находятся под контролем со стороны человека. Работа отопительных систем отличается экономичностью и независимостью. Наличие газа и электричества не является необходимым условием для функционирования некоторых видов агрегатов. Отопительный котел на твердом топливе используется как основное оборудование, резервное или для создания комбинированных систем отопления.

  • Facebook
  • Twitter
  • Google+
  • LiveJournal
  • VKontakte
  • Blogger

Самый простой твердотопливный котел на дровах

Содержание

  • Рабочие фазы твердотопливного котла
  • Начало горения или розжиг топлива
  • Рабочая фаза или прогрев теплоносителя
  • Завершение работы или прогорание топлива
  • Устройство агрегатов на твердом топливе
  • Топочный отсек
  • Колосники
  • Зольник
  • Очистительные отверстия
  • Теплообменник
  • Терморегулятор
  • Система охлаждения
  • Дымоход
  • Разновидности твердотопливных систем
  • Материал изготовления
  • Тип обогрева
  • Количество контуров
  • Подключение к электричеству
  • Сжигания топлива
  • Классический котел
  • Пиролизный котел
  • Котлы длительного горения
  • Пеллетные котлы
  • Установка твердотопливных котлов
  • Краткие итоги

Производится несколько типов котлов, отличающихся друг от друга разновидностью закладываемого топлива, типом обогрева, способом сжигания, материалом изготовления. Подбирается отопительный твердотопливный агрегат исходя из потребностей конкретного помещения и дома. Независимо от модели котла все аппараты имеют схожий принцип работы.

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

Чугунные котлы

Твердотопливный котел ассоцииируется с чем-то громоздким и тяжелым, поскольку его теплообменник зачастую выполняется из чугуна. Производители котлов применяют этот материал за его долговечность, высокую коррозионостойкость (износ чугунного теплообменника при обычном режиме составляет 0,1-0,2 мм в год, так что при толщине стенки в 5 мм его хватит лет на двадцать), устойчивость к высоким температурам (при топке углем только чугунный теплообменник может выдержать температуру горения в 900 град С), для него нехарактерны температурные деформации.

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

К недостаткам котлов с чугунными теплообменниками относят их большой вес, что затрудняет транспортировку, во время которой оборудование к тому же нельзя ронять, ударять — чугун хрупок и дает трещину при резком ударе. Трещины появятся и если на горячий теплообменник пролилась холодная вода или если котел подпитывается слишком холодной водой. Разница между температурой подачи и обратки в более 50 град С может быть губительна для чугунного теплообменника, даже если микротрещины сначала визуально не видны. С низкой температурой на входе котла успешно работают некоторые современные изделия из эвтектического(упругого) чугуна, он превосходит по упругости обычный серый чугун в среднем на 30% и это делает возможным функционирование котла в низкотемпературном режиме.

Еще одним решением для низкотемпературного режима работы котлов на твердом топливе может стать применение в схеме котельной буферной емкости.

В то же время чугунные теплообменники состоят из секций и поэтому подлежат ремонту — секции заменяются, скрепляются винтами с термостойкой прокладкой и герметиком. Благодаря секционности, чугунный котел может «расти» вместе с домом. Например, пристроив к дому большую мастерскую, или оранжерею, можно не покупать дополнительный котел, а лишь добавить внутренние секции, увеличив тем самым мощность котла до необходимой.

Расчет мощности бытового котла ведется по формуле «1 кВт на 10 м² отапливаемой площади», то есть для дома 200м² потребуется котел мощностью 20 кВт.

Стальные котлы

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

Котлы со стальными теплообменниками подбираются по мощности аналогично, однако их конструкции разнообразнее и они обычно дешевле, что делает их частыми источниками тепла в котельных на твердом топливе.

Легкость стального теплообменника и его сварная конструкция являются и достоинствами, и недостатками в твердотопливном котле. Транспортировать, выгружать — проще, однако и температурные экстремальные воздействия такой котел переносит хуже, при перегреве теплообменник может деформироваться, сварные швы — дать течь, а иногда может прогореть и стенка теплообменника.

Читайте также:  Гофра для дымохода: плюсы и минусы, порядок монтажа

Чаще всего такие ситуации возникают при аварийном отключении электроэнергии и в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае котел продолжает топиться, а циркуляционный насос не вращается, не снимает тепло с котла и происходит перегрев. Источники бесперебойного питания помогают, но в 50% случаев не срабатывают, лучше всего, если есть автоматическое переключение на дизельную электростанцию. Самым же эффективным способом защиты твердотопливного котла от перегрева в случае аварии на электросетях считается предусмотренный при строительстве короткий контур с гравитационной циркуляцией, то есть участок из труб большого диаметра, где и будет находиться нагретый котлом теплоноситель в период аварии.

Котлы на твердом топливе для отопления частного дома

Базовые модели котлов длительного горения с водяным контуром на дровах для дома различают по материалу изготовления, конструкции топки, теплообменника, дымохода, способу загрузки и сжигания топлива.

Дровяной котел длительного горения с водяным контуром оснащают трубчатым (вертикальным) регистром или теплообменником рубашечного типа. Корпусная конструкция практически исключает возможность вскипания воды в системах с естественной циркуляцией.

В основу твердотопливного котла заложен принцип длительного и экономичного сжигания топлива

Стальной дровяной котел длительного горения для отопления дома имеет малую тепловую инертность. Котловой контур из жаропрочной стали выдерживает резкие скачки температуры и давления в системе. Недостаток материала — чувствительность к коррозии, которую усиливает температурное напряжение металла. Межремонтный период работы агрегата из стали – 15 лет.

Стенки чугунного теплообменника дровяного котла для отопления частного дома с батареями нагреваются и остывают долго. Хрупкий сплав не предназначен для критических перепадов рабочих параметров системы.

Твердотопливный котел в полуавтоматическом режиме

Преимущество чугуна обусловлено аморфностью материала к кислородной коррозии. Срок работы котла с чугунным теплообменником, при правильной эксплуатации агрегата, достигает 25 лет.

Принцип работы агрегата длительного горения — принудительное, последовательное, направленное сверху вниз тление древесины, при котором выделяется метан, угарный газ и водород. Недостаток кислорода замедляет скорость распространения пламени. Дополнительная тепловая энергия образуется при сжигании топочного газа. Поток уходящих продуктов горения омывает поверхность теплообменника на выходе из котла. Конструкция позволяет загрузку дров один раз в сутки.

Таблица 1. Цена котлов длительного горения на твердом топливе:

Марка котла (страна производитель) Цена, рублей
Zota Mix — 32 (Россия) 38700
Stropuva Mini S8 (Прибалтика) 58240
Твердотопливный котел длительного горения ОРОР Н 412 (Чехия) 51731

Пиролизные котлы длительного горения

Пиролизные агрегаты — одна из разновидностей котлов длительного горения. Поэтапное разделение процесса горения повышает эффективность и продлевает время работы газогенератора. Топку пиролизного котла разделяет специальная форсунка. В первом отсеке, под действием высоких температур, закладка дров выделяет горючий газ. Второй служит для дожига продуктов разложения древесины. В зольнике образуется минимальное количество золы, а дымоход не обрастает отложениями сажи.

Газогенераторные установки предназначены для систем отопления жилых домов, площадь которых больше 100 м?.

Таблица 2. Цена пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром:

Марка Цена, рублей
Твердотопливный пиролизный котел МС-16 (Россия) 132000
Стальной пиролизный котел Buderus Logano S171-22 W (Чехия) 202250
Твердотопливный пиролизный котел Буржуй — К СТАНДАРТ-20 (Россия) 49800
Газогенераторный котел КО12 (Россия) 52494

Пиролизные дровяные котлы работают до двух суток на одной загрузке топлива. Стоимость продукта зависит от марки производителя, мощности и степени оснащения агрегата автоматикой.

Конструктивные особенности

Конструкция котлов длительного действия отличается от классических отопительных котлоагрегатов. Отличительной чертой первых является конструкция воздухораспределителя, который выполнен в форме трубы с грузом. По трубе в зону горения подается воздух. Груз прижимает топливо, снижая количество проникающего к нему кислорода. Существует два типа твердотопливных котлов длительного горения, которые классифицируются по месту тления топлива. Различают: ТТ котлоагрегаты с верхней зоной и котельное оборудование с нижней зоной.

Для отвода отработанных газов между грузом воздухораспределителя предусмотрен технологический зазор. Дымовые газы отводятся за пределы устройства через дымоход, отверстие которого находится в верхней части котлоагрегата.

Конструктивные особенности

Если модель твердотопливной отопительной установки предполагает нагрев теплоносителя, то данное устройства оснащается теплообменником. При нижней зоне – это, как правило, трубчатый теплообменник, расположенный в верхней части котлоагрегата. Нагрев стенок теплообменника происходит раскаленными отработанными газами.

Устройства с верхней зоной тления, чаще всего, оснащаются  водяной рубашкой. Такая конструкция наиболее эффективна, так как зона тления перемещается вдоль устройства, благодаря чему происходит равномерный прогрев стенок котла, и как следствие – водяной рубашки.

Конструктивные особенности

Устройство и принцип работы пиролизного котла

Принцип работы пиролизного котла основывается на двух последовательных этапах, первый из которых схож с аналогичным процессом, применяемым в обычных печах.

То есть, топливо помещается в камеру сгорания, где поджигается при достаточном количестве кислорода. Дальше процессы разняться.

В пиролизном котле происходит следующее:

  • После того, как все топливо оказывается охвачено пламенем, доступ кислорода резко ограничивают.

  • Это приводит к тому, что гореть может только часть топлива, тогда как остальной объем просто разлагается под воздействием выделяемого тепла, что приводит к образованию смеси летучих органических веществ – пиролизного газа.

В пиролизных котлах существует вторая камера сгорания, куда и поступает этот газ – в большинстве моделей это делается принудительно, с целью повышения эффективности оборудования.

Здесь происходит встреча разогретых летучих веществ (температура газа выше 300 градусов Цельсия) с кислородом. Итог – газ вспыхивает и начинается процесс горения с интенсивным выделением тепловой энергии, которая уже используется по прямому назначению отопительного котла.

Обзор популярных моделей

На отечественном рынке присутствует много чугунных и стальных твердотопливных агрегатов. Эти модели наименее склонны к поломкам, так как имеют самую простую конструкцию. Отсутствие автоматики делает их энергонезависимыми, что очень актуально для населенных пунктов, где часто отключают свет. Некоторые популярные модели:

  • 1. Литовский твердотопливный котел длительного горения Stropuva (Стропува) является универсальным агрегатом, способным работать на всех видах угля, а также на дровах и отходах деревообрабатывающей промышленности. В эксплуатации очень прост и надежен, так что легко прослужит много лет без каких-либо эксцессов.
  • 2. Твердотопливный котел длительного горения Buderus (Будерус) немецкого производства является лучшей на сегодняшний день моделью. Он является самым экономным агрегатом, так как немцы хорошо умеют выжимать максимум из минимума. Качественная сталь хорошо защищена от любых видов негативного воздействия, а компактные размеры порадуют людей, имеющих небольшую котельную. По всем основным параметрам техника выигрывает у конкурентов.
  • 3. Котел твердотопливный длительного горения Буран производится в Украине и являет собой великолепное творение для бюджетного варианта. Этот агрегат в буквальном смысле работает на всем, что горит. Он неприхотлив к качеству топлива и может спокойно работать десятилетиями. Его недостатком является лишь низкий по сравнению с европейскими моделями показатель КПД.
  • 4. Еще одна литовская модель Candle обладает всеми достоинствами и недостатками первого номера в списке, только производится на другом заводе.
Обзор популярных моделей

На производстве используются автоматические котлы, которые самостоятельно подбрасывают топливо в камеру сгорания и вычищают сажу. Они стоят очень дорого, поэтому массового распространения не получили. Посмотреть их работу на видео можно в интернете на специализированном форуме или на сайте изготовителя. Ролик позволит более детально вникнуть в происходящий процесс, и возможно применить его в бытовых условиях при помощи конструктивной доработки. Главное в погоне за улучшением ничего не сломать.

Уголь

В России можно купить только уголь низкого качества. Это будет только рядовой сорт угля, у которого фракция от 0 до 100 мм. Сортированный купить практически невозможно.

При выборе котла с автоматической подачей надо обратить внимание на то, какой уголь рекомендует производитель — наверняка сортированный, которого в продаже нет.

Мелкие фракции проваливаются через колосниковую решётку даже в котлах с ручной подачей, и не сгорают. Плотный слой мелкой фракции препятствует подаче кислорода, необходимого для горения. Нужная дополнительная интенсивная подача воздуха с помощью вентилятора
.

При автоматическом поддержании горения имеет значение теплотворная способность и фракция угля.

Преимущества

  • Теплотворная способность выше чем у дров.
  • 
Простота и долговечность: данный вид котлов не требует специального обслуживания, а простота конструкции котла без автоматической подачи минимизирует число поломок.
  • В степной зоне практически единственный вид доступного топлива

Недостатки

  • Зимой влажный уголь смерзается. 
О
  • От угля на участке и в помещении где стоит котёл много грязи.
  • При горении образуется чёрный дым.
  • 
Топливо необходимо загружать в топку вручную.
  • Плохо поддаётся поддержанию заданной температуры теплоносителя.

Расчет необходимой мощности

Таблица расчета необходимой мощности котла

Чтобы определиться с производительностью приобретаемого котла, потребуется основательно подготовиться и учесть следующие показатели:

  • площадь обогреваемых помещений на даче или в частном доме;
  • качество утепления стенок строения;
  • вид постоянно применяемого топлива;
  • количество тепловых контуров для обогрева дома.

После подготовки всех перечисленных данных, включая подробнейшие чертежи контуров, расчет требуемой мощности котла для отопления частного дома заметно упростится. В этом случае поможет известное соотношение, согласно которому на 1 кв. метр помещения потребуется 1 кВт полезной мощности. Указанное правило справедливо лишь в том случае, если высота потолков в строении не превышает 3-х метров.

Читайте также:  Дымоход из кирпича своими руками: инструкция по кладке, чертежи и фото

Для удобства определения этого показателя разработаны специальные таблицы, в которых помещению заданной площади ставится в соответствие достаточная для его обогрева мощность.

Использование котла

Для твердотопливных котлов могут использоваться разные виды топлива:

  • каменный и бурый уголь;
  • антрацит;
  • древесинные брикеты с дровами;
  • горючие сланцы с торфом.

Для древесины характерен высокий выход летучих веществ при сгорании. Каменный уголь представляет собой наиболее популярное топливо. Горючие сланцы применяются для твердотопливного отопления сравнительно редко, что объясняется их высокой зольностью.

Сначала в топку необходимо загрузить выбранный вид топлива. Если для растопки используется каменный уголь, то пополнять его во время горения запрещается. Однако в случае использования древесины, в топку нужно добавлять дрова. Нельзя при этом широко открывать дверцы, чтобы не обжечься.

Использование котла

Лучше брать абсолютно сухое топливо, потому что влага может ухудшить его качества.

При отоплении торфом и углем следует обязательно применять коллектор подачи воздушного потока.

В аппарат любого вида топливо загружают только через дверь в верхней части оборудования.

Твердотопливные пиролизные котлы длительного горения

Сегодня пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром вытеснили обычные твердотопливные нагреватели.

Коротко, что такое пиролиз

Чтобы понять принцип работы пиролизного котла, нужно разобраться с тем, что такое пиролиз.

Это такой процесс, в результате которого из древесины выделяется горючий газ. Таким образом, из энергоносителя (дров) можно извлечь максимум пользы в виде дополнительных килоджоулей тепловой энергии.

  • температура в топке от 400 до 800 градусов;
  • отсутствие пламени.

Чтобы дрова в топке твердотопливного пиролизного котла не горели, а тлели, нужно уменьшить количество подаваемого кислорода до критического минимума. Иными словами, создать условия дефицита кислорода. В результате топливо будет тлеть дольше и выделится пиролизный газ.

Чтобы газ воспламенился, его нужно обогатить кислородом, так как огонь без воздуха не горит. Сделать это в основной топке невозможно, так как там должен быть дефицит кислорода. Чтобы решить эту задачу, в конструкцию котла были внесены радикальные изменения, по сравнению с обычными твердотопливными нагревателями.

Особенности конструкции пиролизного котла

Итак, особенность пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром заключается в том, что у них две камеры сгорания. В первой (основной) горят или тлеют дрова, а во второй сжигается пиролизный газ. В основную топку подается первичный воздух, количество которого можно регулировать. Вы можете использовать котел в режиме пиролиза, а можете в обычном режиме (когда есть пламя).

В камеру дожига пиролизных газов подается вторичный воздух. Он поступает туда через специальные сопла. Количество вторичного воздуха пользователь регулировать не может. Когда горячий газ перемешивается с кислородом, то его собственной температуры хватает для того, чтобы воспламениться.

Виды твердотопливных котлов пиролизного действия

Сделаем вывод о том, что представляет собой пиролизный котел. Это твердотопливный нагреватель с двумя камерами горения, предназначенный для автономных систем отопления. В нем созданы все условия для отделения от дров пиролизного газа и дальнейшего его сжигания.

Какие бывают отличия среди пиролизных котлов:

  • расположение камер первичного и вторичного горения;
  • естественная или принудительная тяга.

Кроме этого, может отличаться диаметр патрубка для дымохода, объем топки, габариты, метод загрузки топлива (вертикальный или горизонтальный). Но это все не слишком важно, главных конструктивных отличия всего два (см. выше).

Есть котлы, у которых камера дожига пиролизных газов находится над топкой. В этом случае дым быстрее уходит на улицу, чем в агрегатах, где камера дожига находится под топкой.

Меньшее время пребывания дыма в котле имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К плюсам можно отнести то, что канал для дымоудаления не так сильно загрязняется.

Разница между котлами с естественной и принудительной тягой заключается в том, что в последних есть электрический вентилятор и блок управления. Соответственно, агрегаты с принудительной тягой все энергозависимые.

Преимущества и недостатки пиролизных котлов

  • большой вес – возможно, потребуется усиления конструкции пола, если он деревянный и уложенный на лаги;
  • стоит дороже обычных котлов – в любом случае придется покупать заводскую модель, так как сделать пиролизный котел своими руками, даже имея чертежи, задача практически невыполнимая;
  • требователен к качеству топлива – этот пункт особенно важен.

Если вас заинтересовал вопрос насчет самодельных пиролизных котлов, то лучше посмотрите в сторону печей с таким же принципом работы. В одной из предыдущих статей мы рассказывали, как сделать пиролизную печь из бочки. Для жилого дома она не подойдет, а вот теплицу, гараж или дачу отопить ею можно.