Котел отопления на твердом. Твердотопливный котел: принципы устройства, выбора, изготовления и установки. Что в них горит

Современные котлы отопления на твердом топливе представляют собой устройства из чугуна или стали, предназначенные для выработки тепловой энергии, полученной в результате горения торфа, угля, дров. Твердотопливные котлы остаются популярными благодаря своим положительным эксплуатационным качествам.

Плюсы

Твердотопливные котлы отопления имеют следующие достоинства:

приобретение и установка таких отопительных систем не требуют большого бюджета;
топливо не является дефицитом и также имеет невысокую цену;
оборудование представлено в широком ассортименте и не составит труда выбрать оптимально подходящий вариант.
котел на твердом топливе монтируется, как правило, специалистами компании, реализующей оборудование - с поиском мастера по установке нет никаких проблем;
подготовка аппарата к работе не занимает много времени.

Кроме того, продукты горения не являются вредными для окружающей среды. Это весьма важно в наше время, когда ведется активная работа по сохранению природы в первозданном виде. Твердотопливные котлы можно использовать в отдаленных районах, где нет газопровода и системы центрального отопления: жители таких населенных пунктов используют именно данный вид оборудования.

Недостатки

У такого оборудования есть свои минусы. Так, топливо, используемое для работы, не сгорает полностью - в котле сохраняются его остатки, которые нужно удалять вручную. Поэтому система отопления нуждается в постоянном обслуживании.

Кроме того, нужно постоянно подкладывать топливо, что вынуждает владельца постоянно следить за состоянием котла - если этого не делать, он перестанет обогревать помещение. Это особенно заметно, если использовать такой котел в частном доме постоянно.

Как правило, одной закладки топлива хватает всего лишь на 2 – 4 часа работы.

Сфера использования

Примечательно, что данное оборудование используется не только в частных целях, но и для удовлетворения промышленных нужд – этот факт предполагает наличие различных моделей. Главным отличием отопительных систем, используемых на производстве, является то, что топливо подается в автоматическом режиме, хотя принцип работы остается тем же.

Также у них есть специальная система очистки от золы, что делает их поистине новаторскими. Бытовые котлы, которые устанавливаются в частных домах, как правило, лишены таких опций, так как автоматика дорога, и не каждый пользователь может ее себе позволить.

Дрова, торф и иные виды топлива требуют места для хранения – как правило, владельцы частных домов используют постройки в виде сараев, дровяников, угольников. Топливо заготавливается заранее.

Классификация

Для использования в частном доме, как правило, ставится твердотопливный котел с ручной загрузкой топлива. Виды твердотопливных котлов включают три типа.

Традиционный вариант

Наиболее популярны традиционные котлы на твердом топливе, которые передают тепло путем сгорания твердого топлива. Плохо то, что они нуждаются в частом обслуживании – закладка производится минимум 4 раза в сутки.

Кроме того, такое оборудование почти не регулирует мощность – на обогрев дома уходит лишь 70% тепловой энергии. Нельзя при этом уменьшить объемы топлива, так как КПД у котла невысокий. Но пользователей по-прежнему привлекают простота обвязки, автономность и невысокая стоимость.

Пиролизные варианты

Другой вид – пиролизные котлы. Принцип работы основан на использовании не твердого топлива, а пиролизного газа – продукта разложения топлива при высокой температуре. Преимуществами является полное сгорание топлива, что повышает КПД и почти отсутствующее образование сажи и золы – котлы обслуживают не больше 2-4 раз в сутки.

Минусы такого оборудования в том, что можно использовать только специально высушенное топливо с влажностью не более 20%. Также у них сложная конструкция и высокая стоимость – такие котлы изготавливаются из термостойкого материала.

Агрегаты длительного горения

Такие агрегаты отличаются тем, что топливо сгорает в верхней части – методом верхнего горения. Они просты в конструкции и нуждаются в обслуживании не чаще 1 раза в сутки, если загружать в качестве топлива опилки на брикетах и дровах с 30% влажностью, и 1 раз в неделю при работе на угле. КПД использования таких котлов доходит до 90%.

При этом скорость горения топлива можно уменьшать, если частный дом не нуждается в сильном обогреве. На фоне положительных качеств есть существенный недостаток – они сложны в монтаже, а также нуждаются в подключении циркуляционного насоса.

Автоматика

Сегодня существуют автоматические твердотопливные котлы, которые не требуют частого обслуживания и терморегуляции – они дороже обычных ручных и энергозависимы, но позволяют хорошо сэкономить время и топливо.

К таким относятся электрические пеллетные котлы, которые работают на так называемых пеллетах – гранулах из отходов деревообрабатывающей промышленности. Они доставляются транспортером в камеру при снижении интенсивности горения или температуры воды в системе. Разжигается топливо автоматически. Такие автоматические котлы требуют подключения к электроэнергии, поэтому на случай перебоев в сети нужно запастись аккумулятором.

Твердотопливный котел такого вида имеет и другой минус - громоздкость и необходимость отдельного бункера для загрузки пеллет. Их количество определяет длительность цикла работы: после того, как загруженный в бункер объем сгорит, потребуется следующая закладка. Другой сложностью является стоимость – пеллеты не слишком доступны, и производятся лишь несколькими заводами, а к котлу нужно покупать дополнительно транспортер и бункер.

Материалы

При выборе твердотопливного котла стоит обратить внимание и на материал изготовления: они могут быть сделаны из стали и чугуна. Чугунные твердотопливные котлы устойчивы к коррозии, имеют высокий КПД и почти не нуждаются в чистке.

Чугунный твердотопливный котел, как правило, основным видом топлива использует уголь и дрова. Популярностью пользуются отечественные КЧМ и импортные «Solida» от производителя Sime. Но такие бытовые агрегаты обладают одним недостатком – они очень тяжелые и под них нужно закладывать фундамент. Стальные котлы проще в установке и транспортировке из-за веса, но и менее надежны в длительной эксплуатации.

Что в них горит?

Котлы на твердом топливе «едят» следующие виды топлива:

сухое дерево;
пеллеты – опрессованные опилки, древесина;
уголь каменный и уголь антрацит.

Наибольшую энергию горения выделяют уголь-антрацит и каменный уголь. Пеллеты и дрова практически аналогичны по своим энергетическим потенциалам.

Мощность

Для выбора топлива нужно разделить теплотворную способность на стоимость 1 кг: максимальное значение и будет самым выгодным видом. Для расчета мощности необходимо отталкиваться от соотношения 10 м2 на 1 кВт мощности. Расчет идет с учетом высоты потолка в 3 м.

Так, площадь частного дома в 100 м2 потребует мощности 100 м2 / 10 – итого 10 кВт/ч. Если дом не утеплен, расчет ведется с поправкой на корректировочный коэффициент 1,3 – то есть для неутепленного частного дома в 100 м2 понадобится твердотопливный котел мощностью в 13 кВт.

Устроение и этапы сгорания

Твердотопливный котел представляет собой устройство, собранное в стальном корпусе и состоящее из следующих узлов:

теплообменник (змеевик);
прочистной люк и топочная камера, оснащенная дверцей;
колосники (решетка);
терморегулятор.

Принцип работы заключается в сжигании топлива: сначала оно подсушивается, затем окисляется и выделяется древесный газ, все дожигается, превращаясь в золу. Попадая в камеру, топливо распределяется на колосниках, которые располагаются наклонно.

Вся влага, которая есть в топливе, испаряется в процессе взаимодействия с футеровкой камеры и от энергии горения. Все горение проводится принудительным поддувом. Дожиг происходит в топке при температуре в 95С в той части, куда поступает воздух из прослойки между облицовкой и футеровкой.

После сгорания теплообменник передает энергию теплоносителю. Теплообменник представляет собой нехитрое устройство - это бочка, сосуд, сквозь который идут трубы: горячий воздух проходит через трубы и нагревает воду внутри бочки. Вода движется в теплоносителе автоматически при помощи насоса. Для регулирования объема теплоносителя используются впускной и выпускной коллектор с датчиком температуры.

Два в одном

Часто с твердотопливным оборудованием соединяется газовый котел: он комфортнее в использовании, но расходы на отопление только газом высоки, поэтому совмещение двух типов обогрева дает и экономию, и удобство.

Соединение двух типов систем ведется с расчетом на защиту от увеличения давления в отопительной схеме. Единственным безопасным решением для совмещения газового и котла на твердом топливе является система с теплообменником, который делит схему на два контура: открытый, нагруженный на теплообменник, и закрытый – газовый котел с теплообменником и батареями. Такая сложная система с лихвой окупится экономичностью и удобством.

Котлы отопления на твердом топливе в минувшие времена были несколько примитивными и неудобными, но сегодня все изменилось. Производители предлагают потребителям усовершенствованное оборудование, в котором гармонично сочетается высокая эффективность и легкость эксплуатации. Такие агрегаты используются в районах, в которых отсутствует газовая магистраль, а также наблюдаются перебои с электричеством.

Устройство и принцип работы оборудования

Аппараты данного типа представляют собой конструкции, состоящие из нескольких основных элементов:

теплообменник – этот узел передает энергию от нагретой воды;
топочная камера – она изготавливается из высоколегированной стали, добротного чугуна;

Схемы отопления могут включать в себя простейшие одноконтурные устройства и мощные агрегаты

терморегулятор;
зольник – здесь скапливаются продукты сгорания;
колосниковая решетка – на ней размещаются дрова, уголь, пеллеты;
люк очистки;
заслонки, регулирующие работу дымохода.

Принцип действия агрегатов сводится к тому, что топливо сгорает в объемной топке, вода нагревается и подается в систему. Зола и шлаки попадают в специальный бункер и периодически удаляются оттуда вручную.

При разработке оборудования применяются оригинальные технические и эргономические наработки

Компании, выпускающие модернизированные твердотопливные котлы отопления, всячески стараются упростить процесс эксплуатации. Современные приборы оснащаются регуляторами тяги, термостатическими клапанами. Регуляторы тяги оказывают воздействие на скорость сгорания топлива, открывая и прикрывая заслонку. Что касается термостатических клапанов, они состоят из контуров охлаждения, термостатов и предназначены для отвода воды при перегреве.

Это важно знать: в пиролизных котлах применяется иной принцип: в одной камере дрова тлеют при ограниченном доступе воздушных потоков, а во втором сжигается образовавшийся газ.

Схема подключения твердотопливного котла отопления

Длительность бесперебойного функционирования аппаратов зависит от того, насколько правильно было проведено проектирование и монтаж. Котлы для водяного отопления на твердом топливе – устройства, нагревающие теплоноситель. Но не стоит забывать, что существуют и дополнительные элементы. Стандартная схема подключения выглядит таким образом:

агрегат;
циркуляционный насос – движущая сила, перемещающая воду;
расширительный бак – такой элемент компенсирует температурные расширения воды;
буферная емкость – вертикальный бак, главным предназначением которого является аккумулирование избыточного тепла. Система отопления с твердотопливным котлом с использованием буфера – прекрасный вариант, ведь сокращается количество загрузок, улучшается температурный режим работы оборудования, а потребитель обеспечивается горячей водой;
группа безопасности – три прибора, объединенные на одной консоли: манометр, кран Маевского, предохранительный клапан. Она предназначена для защиты системы от завоздушивания и избыточного давления;

Группа безопасности монтируется выше котла в вертикальном положении

аварийный контур – он обеспечивает нормальную работу системы в нестандартных ситуациях.

Схема отопления с твердотопливным котлом может быть разной, потому что существует много нюансов. К примеру, если система открытого типа, бачок устанавливается в чердачном помещении, на лестничной клетке. В других случаях используются мембранные баки, представляющие собой прочные сосуды, разделенные перегородкой из экологически чистой резины.

Обвязка твердотопливного котла отопления решает несколько важных задач. К их числу относится поддержание температуры теплоносителя, создание оптимальных условий для функционирования оборудования, стопроцентная защита от перегрева, удаление воздуха. Система отопления твердотопливным котлом достаточно сложная, поэтому проектирование и монтаж должны выполнять толковые специалисты.

Как классифицируются приборы

На рынке представлен широкий ассортимент оборудования, которое различается не только габаритами и внешним видом, но и многими другими показателями. О них дальше и поговорим.

Способ сгорания топлива – основополагающий параметр, имеющий приоритетное значение. По данному показателю приборы разделяются на:

Классические – в них проходит обычный процесс сгорания дров, угля с выделением благодатного тепла.
Пиролизные – при высокой температуре и при отсутствии доступа кислорода выделяется горючий газ. Такие котлы оснащаются нагнетающим вентилятором и обеспечивают почти полное сгорание пеллет, дров.
С естественной тягой – процесс сгорания гранул, торфяных брикетов в таких моделях контролирует термостатический регулятор.
С дополнительной тягой – подобные агрегаты оснащаются вентиляторами, с помощью которых в топку подается воздух.

Это важно знать: пиролизное оборудование обладает весомыми преимуществами, но стоит оно дороже. Кроме того, аппараты более требовательны к влажности древесины.

Вид топлива – в зависимости от этого показателя, котлы бывают угольными, пеллетными, дровяными. В первых используются брикеты, бурый и каменный уголь, антрацит, во вторых – цилиндрические гранулы стандартных размеров, в третьих – сухие дрова. Также существуют универсальные твердотопливные котлы для водяного отопления.

Материал теплообменника – не менее важный показатель, от которого многое зависит. По этому признаку существует такая классификация:

стальные агрегаты – неприхотливое в эксплуатации оборудование, не выходящее из строя при воздействии высоких температур. Благодаря внедрению современных конструкторских решений приборы обладают хорошим КПД и служат на протяжении 20-25 лет;

Стальные твердотопливные котлы «Viessmann Vitoligno 100-S» работают на древесных поленьях и имеют электронную систему управления

чугунные твердотопливные котлы отопления – они отличаются надежностью, долговечностью и устойчивостью к коррозии. Но есть один недостаток: теплообменники из чугуна могут разрушаться при резких перепадах температур.

В чем преимущество современных котлов на твердом топливе

Для домов, в которых нет газа, твердотопливные котлы подходят идеально. Данное утверждение можно аргументировать тем, что оборудование обладает массой достоинств:

рентабельность – стоимость топлива (торфяных брикетов, гранулированных отходов деревообрабатывающей промышленности) приемлемая. Поэтому на протяжении всего сезона в доме поддерживается комфортная температура, а бюджет не сильно страдает;

Твердотопливные котлы – идеальное решение, потому что они могут функционировать на угле, соломе, дровах – идеальное решение, потому что они могут функционировать на угле, соломе, дровах

высокий КПД – теплом обеспечиваются помещения любых размеров;
безопасность – этот момент тщательно продуман, потому что устройства оснащены контролирующими системами;
долгий эксплуатационный ресурс – этот показатель составляет 20-30 лет и напрямую связан с правильностью монтажа, регулярностью обслуживания;
автономность – отопление загородного дома твердотопливным котлом не зависит от сторонних факторов: наличие газопровода, электрических сетей;
удобство размещения – для обустройства функциональной системы нужно установить отопительный агрегат, подключить к нему трубы, расширительный бак, радиаторы;
простота использования – современные твердотопливные котлы отопления длительного горения полностью автоматизированы, поэтому участие человека сведено к минимуму. Естественно, при этом не следует забывать о периодической очистке зольника от отработанных продуктов, поскольку этот процесс проводится в ручном режиме.

На что смотреть при выборе отопительного котла

Приобретение отопительного оборудования сопряжено с рядом задач, которые нужно решить заранее. Поэтому перед осуществлением покупки необходимо разобраться со следующими моментами:

Мощность – первоочередный параметр, по которому выбираются агрегаты. Расчет мощности твердотопливного котла отопления проводится по незамысловатой формуле: площадь дома разделяется на 10. Почему именно так? Потому что 1 кВт мощности требуется для качественного обогрева десяти квадратных метров жилья.
Тип теплообменника.
Зависимость от внешних факторов – твердотопливные электрокотлы отопления с вентилятором принудительного наддува не функционируют без электрической энергии. Если циркуляция естественная, данная проблема отсутствует.
Длительность работы от одной загрузки.

Польские твердотопливные котлы «PEREKO» оснащаются вентилятором наддува, благодаря которому увеличивается время беспрерывного сжигания топлива

Отопление деревянного дома твердотопливным котлом – верное решение, если жилище отрезано от благ цивилизации. Но нужно понимать, что корректная работа системы возможна тогда, когда проектирование и монтаж всех узлов и компонентов осуществляют мастера. Грамотные специалисты знают тонкости своей работы и гарантируют бесперебойное функционирование оборудования на протяжении долгих лет.

Видео: отопление дома твердотоплекным котлом

Крайне сложно представить себе комфортный дом, лишенный системы отопления, ведь именно от ее наличия и функциональности зависит наличие тепла в помещении. В состав такой системы обязательно входит отопительный котел, главной задачей которого является нагрев теплоносителя до заданной температуры. Существует множество разновидностей оборудования, основное отличие которых заключается в типе используемого топлива, которое определяет и принцип действия устройства. По статистике наиболее распространены котлы отопления на твердом топливе, считающиеся одними из первых отопительных приборов.

Как работает такой агрегат?

Твердотопливные устройства для своей работы используют различные виды твердого топлива. Это дрова, уголь, горючие сланцы, торф и т. п. Цикл работы котла можно условно разделить на три фазы. Рассмотрим каждую из них подробнее.

Этап #1 - розжиг котла

Начинается цикл с розжига, который характеризуется резким повышением температуры в среднем с 40°С до 600°С за 5-10 мин. Начинают расти температурные значения топочного теплообменника, которые зависят от параметров системы и могут колебаться в пределах от 40°С и до 70°С. При минимуме возможен тепловой удар по системе отопления в целом и собственно по теплообменнику. Последний, особенно выполненный из чугуна, не сможет долго выдерживать таких условий и лопается. Если скорость циркуляции теплоносителя невелика, а прогрев проходит быстро, может произойти закипание жидкости, что приведет к тепловому и гидравлическому удару по отопительной системе. Наиболее уязвимы к нему – пластиковые трубы. На этом этапе трубы начинают прогреваться, однако воздух в помещении еще холодный.

В качестве топлива для котлов твердотопливного типа могут использоваться уголь, дрова, пеллеты, торф и т.д.

Этап #2 - прогрев теплоносителя

Температура в топке продолжает повышаться и достигает значений 1300°С для угольных котлов и порядка 1000С для дровяных. Теплоноситель продолжает прогреваться. На этом этапе важен контроль, иначе он может разогреться до максимальной температуры котла, которая оставляет 95°С, а это уже опасно.

Регулирование осуществляется с помощью задвижки, контролирующей подачу воздуха. Оптимальная температура должна поддерживаться вплоть до полного сгорания топлива. На этой фазе трубы в помещении становятся горячими, прогревается воздух.

Этап #3 - прогорание топлива

В конце цикла работы котла топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли. Температура понижается до 600°С-400°С, которые считаются наиболее комфортными для системы. Теплоноситель медленно остывает, воздух в помещении так же начинает понемногу остывать. После того, как образовались тлеющие угли, процесс охлаждения воздуха и теплоносителя сразу же ускоряется.

Рассмотрев все фазы работы котла на твердом топливе, можно четко увидеть его главную особенность – температурную цикличность. Она обусловлена необходимостью время от времени закладывать новую порцию топлива, чтобы минимизировать колебания температуры теплоносителя. В большей степени эта проблема решена у автоматических котлов, где присутствует автоматизированная подача топлива и наддув вентилятора горелки. Остальные нуждаются в постоянном контроле со стороны человека и своевременном пополнении запаса топлива.

Как устроен твердотопливный котел?

Надо понимать, что твердотопливный котел это собранная в стальном корпусе модульная конструкция, в состав которой входят такие узлы:

Топочная камера , оснащенная дверцей. Здесь проходит процесс сгорания топлива.
Колосниковая решетка . На нее укладывается и равномерно распределяется топливо. После его прогорания образующаяся зола через специальные отверстия высыпается в зольник.
Прочистной люк . Предназначен для очистки котла.
Теплообменник . Представляет собой конструкцию, передающую энергию от разогретого теплоносителя к холодному. Чаще всего это бочка, через которую проложены дымогарные трубы. Газы, проходящие через них, разогревают теплоноситель циркулирующий в теплообменнике.
Терморегулятор для котла, позволяющий регулировать скорость сгорания топлива.

Кроме вышеперечисленных обязательных элементов устройства, они так же могут оснащаться оборудованием, существенно облегчающим их эксплуатацию. Например таких как регулятор тяги, газовые горелки, термостатический клапан. Подробнее о каждом из них - читайте дальше.

Схематично устройства котла, работающего на твердом топливе, представлено на рисунке

Регулятор тяги незаменим при регулировке температуры внутри подающего трубопровода и контроля за доступом воздуха в топочную камеру. Устройство при нагреве расширяется и может оказывать воздействие на заслонку, открывая или, наоборот, прикрывая ее при охлаждении оборудования. Котлы, оснащенные таким регулятором, могут работать в автоматическом режиме. Устройство устанавливается на передней стенке оборудования. При запуске котла оно регулируется таким образом, чтобы значения температуры не опускались ниже 65°С и не поднимались выше 90°С.

Газовая горелка работает на природном или сжиженном газе и позволяет получить множество преимуществ:

Розжиг занимает всего несколько секунд.
Безопасность в использовании.
Простая конструкция, что обеспечивает надежность оборудования.
Возможность комбинации с котлами разных типов.
Эксплуатация в закрытых помещениях.

Термостатический клапан предназначен для экстренного отвода тепла от котла при перегреве. Для охлаждения аппарата горячий теплоноситель из системы спускается, а не его место закачивается холодная вода. Контур охлаждения для стального оборудования устанавливается внутри устройства, а для чугунного – на подаче.

Использование газовой горелки позволяет получить практически мгновенный розжиг и безопасность в использовании прибора. Такую горелку можно устанавливать в котлах любого типа

Виды устройств по принципу сжигания топлива

Существует несколько разновидностей отопительных котлов, работающих на твердом топливе. Рассмотрим их более подробно.

Вариант #1 - котлы классического горения

Оборудование имеет топку большого размера, в которой естественным образом происходит сжигание топлива. В конструкции, как правило, присутствует датчик-контроллер температуры теплоносителя, с функцией механической регулировки воздушной заслонки. Такие котлы отличаются предельной простотой конструкции, что делает их стоимость относительно небольшой, а эксплуатацию очень легкой. Кроме того они весьма неприхотливы к типу и качеству топлива и могут отапливаться как углем, так и дровами, брикетами и т.д. Однако у классических аппаратов есть и недостатки:

Небольшое время горения. Как показывает практика, одной закладки топлива может хватить максимум на восемь часов работы.
Сложность автоматизации отопительных режимов.
Более низкий, чем других разновидностей твердотопливных котлов, КПД, что приводит к большому расходу топлива.
Неоптимальный процесс горения приводит к повышенной зольности.

Из всех перечисленных недостатков нивелировке поддается проблема частой загрузки топлива. Она частично решается путем установки бака-теплоаккумулятора, который накапливает тепло и тем самым сглаживает температурные перепады теплоносителя. Бак представляет собой емкость из металла с хорошей теплоизоляцией. Его объем рассчитывается в зависимости от емкости отопительной системы и мощности оборудования. Впрочем, его наличие – это дополнительные расходы и риск поломки системы.

Традиционные котлы классического горения очень нетребовательны к топливу. Однако в силу конструктивных особенностей их КПД ниже, чем у других устройств, поэтому они отличаются повышенной зольностью и высоким расходом топлива

Вариант #2 - аппараты длительного горения

Эти котлы лишены описанных выше недостатков. Существует два вида таких устройств - пиролизные и приборы «тлеющего» типа. длительного горения отличается от классического наличием двух камер сгорания. Топливо начинает гореть в условиях дефицита кислорода. Под воздействием высоких температур оно начинает выделять древесный газ, так называют смесь из угарного газа, пропана, метана и водорода. Этот процесс называется пиролиз. По окончании этого процесса топливо попадает во вторую камеру, где сжигается с избытком кислорода. В результате КПД системы увеличивается до 90%.

Топливо сгорает практически без остатка, золу приходится убирать раз в несколько дней. Одной загрузки хватает в среднем на 12 часов. Средний расход топлива невелик. Так же к достоинствам пиролизных приборов можно отнести:

Возможность поддержания заданной температуры теплоносителя.
Работа на различном виде твердого топлива: уголь, брикеты, дрова.
Широкие возможности автоматизации систем контроля режимов горения.

К недостаткам системы можно отнести более высокую стоимость оборудования, энергозависимость и требовательность к уровню влажности топлива.

Пиролизные котлы отличаются наличием двух камер сгорания. В первой происходит пиролиз, то есть выделение древесного газа, а во второй - собственно сгорание материала

Устройства «тлеющего» типа отличаются наличием встроенной по всему периметру водяной рубашки. Процесс горения идет по типу свечи – сверху вниз. Процесс медленного тления верхней части топлива и большой объем камеры горения, а в некоторых случаях он достигает 100 л, позволяет растянуть процесс сжигания на продолжительное время.

Устройство котлов тлеющего типа таково, что топливо, подожженое сверху, может гореть без добавления новой порции достаточно долго, иногда до нескольких суток

Существуют модели, которые могут «продержаться» на одной угольной закладке пять суток. К этому несомненному достоинству аппарата можно добавить несколько меньшую, чем у пиролизных котлов стоимость. Однако эти устройства очень требовательны к топливу. Это должен быть либо уголь высшего качества, либо дерево влажностью не более 20%. Нужно обращать внимание и на содержание смол в топливе, если оно высоко, неизбежны частые чистки системы и автоматика быстрее выходит из строя.

Из нашей следующей статьи вы узнаете, какие виды брекетов бывают, в чём их плюсы и минусы: .

Каким маркам отдать предпочтение?

Наиболее известными производителями твердотопливных котлов классического типа горения можно считать:

SAS. Компания имеет более чем 30-летний опыт в выпуске отопительного оборудования. Производит более девяти моделей котлов различного назначения.
Aton. Производитель выпускает три серии устройств ТТК V, ТТК и TRADYCJA. Первые две модификации полностью энергонезависимы, последняя оснащена автоматическим управлением и наддувом.
Galmet. Большое количество вариаций различной мощности, предназначенных для работы на угле, дровах, брикетах, а так же комбинированные модели.
SIME. Компания предлагает два типа устройств. Ассортимент марки Solida включает шесть котлов с вариацией мощностей от 16 до 40 кВт. Модельный ряд Solida Evolution представлен пятью приборами с диапазоном мощностей 23-67 кВт.

Средняя стоимость таких устройств зависит от мощности и начинается от 20 тысяч рублей.

К числу наиболее известных производителей пиролизных котлов можно отнести:

ATMOS. Производятся модели для работы на угле, дровах или угле, пеллетах, комбинированные, с возможностью установки газовой горелки.
VERNER. Компания выпускает оборудование марки VERNER V, классические пиролизные устройства, предназначенные для работы на биомассе. По мощности различаются две модификации VERNER V45 и VERNER V25.

Стоимость приборов начинается от 40 тыс. рублей.

Наиболее популярные производители аппаратов «тлеющего» типа:

Stopuva. Выпускаются модели мощностью от 10 до 40 кВт, работающие на дровах или угле и дровах.
Candle. Выпускаются различные по мощности вариации, использующие в качестве топлива дрова, щепу, торф, брикеты.

Цена оборудования начинается от 40 тысяч рублей.

Твердотопливные котлы – надежные и практичные устройства. Они дают возможность использовать, практически, любые виды топлива, что очень удобно. Главный недостаток устройств классического горения – перепады температур теплоносителя. Однако у модификаций длительного горения он отсутствует. Это оборудование может быть полностью автоматизировано, что дает возможность пользоваться прибором с максимальным удобством.

«Котел это по правде печь в бочке с водой»… и КПД такого агрегата будет в лучшем случае 10%, а то и 3-5%. Уж какой-никакой, а твердотопливный котел вовсе не печь, а печь на твердом топливе – не водогрейный котел. Дело в том, что процесс сгорания твердого топлива, в отличие о газа или горючих жидкостей, непременно растянут в пространстве и времени. Газ или масло можно полностью сжечь сразу в небольшом промежутке от сопла до диффузора горелки, а дрова-уголь – нет. Поэтому и требования к конструкции котла отопления на твердом топливе иные, чем для отопительной печи, просто так засунуть в нее водогрейку контура отопления в непрерывной циркуляцией нельзя. Почему так, и как должен быть устроен отопительный котел непрерывного действия, и предназначена разъяснить эта статья.

Свой котел отопления в частном доме или квартире становится необходимостью. Газ и жидкое топливо неуклонно дорожают, а взамен в продаже появляется недорогое альтернативное топливо, напр. из отходов растениеводства – соломы, лузки, шелухи. Это только с точки зрения хозяев дома, не говоря уже о том, что переход на индивидуальное отопление позволит избавиться от потерь энергии в магистралях ТЭЦ и проводах ЛЭП, а они отнюдь не малы, до 30%

Газовый котел самому делать нельзя, хотя бы потому, что никто не даст разрешения на его эксплуатацию. Индивидуальные котлы на жидком топливе для отопления жилых помещений применять запрещено вследствие их высокой пожаро- и взрывоопасности при децентрализованном использовании. А вот котел на твердом топливе можно и сделать своими руками, и оформить его официально, точно так же, как отопительную печь. Это, пожалуй, единственное, что у них принципиально общего.

Особенности твердого топлива

Твердое топливо горит не очень быстро, и в видимом его пламени сгорают далеко не все компоненты, несущие тепловую энергию. Для полного догорания дымовых газов необходима высокая, но вполне определенная температура, иначе возникнут условия для протекания эндотермических реакций (напр. окисления азота), продукты которых унесут энергию топлива в трубу.

Почему котел не печь?

Печь – устройство циклического действия. В ее топку загружают сразу столько топлива, чтобы его энергии хватило до следующей протопки. Избыток энергии сгорания загрузки топлива частично используется для поддержания оптимальной для дожигания температуры в газовом тракте печи (ее конвективной системе), а частично поглощается телом печи. По мере прогорания загрузки соотношение этих частей энергии топлива меняется, и внутри печи циркулирует мощный поток тепла, в несколько раз мощнее, чем текущие потребности в нем для обогрева.

Тело печи представляет собой, таким образом, тепловой аккумулятор: основной обогрев помещения происходит за счет ее остывания после протопки. Поэтому отбирать циркулирующее в печи тепло нельзя, от этого тем или иным образом нарушится ее внутренний тепловой баланс, и КПД резко упадет. Можно, и то не во всяком месте конвекционной системы, взять до 5% на подпитку накопительного бака ГВС. Также для печи не нужна оперативная регулировка ее тепловой мощности, достаточно загрузить топлива исходя из требуемой среднечасовой на время между протопками.

Водяной котел, все равно на каком топливе – устройство непрерывного действия. Теплоноситель в системе все время циркулирует, иначе она греть не будет, а котел должен в каждый конкретный момент дать тепла ровно столько, сколько ушло наружу из-за теплопотерь. Т.е., топливо в котел нужно либо периодически подгружать, либо обеспечить оперативную регулировку тепловой мощности в достаточно широких пределах.

Второй момент – дымовые газы. К теплообменнику они должны подойти, во-первых, возможно более горячими, чтобы обеспечить высокий КПД. Во-вторых, они должны быть прогоревшими полностью, иначе энергия топлива осядет на регистре сажей, которую нужно будет еще и чистить.

Наконец, если печь греет вокруг себя, то котел как источник тепла и его потребители разнесены. Для котла необходимо отдельное помещение (котельная или топочная): вследствие высокой концентрации тепла в котле его пожарная опасность намного выше, чем и печи.

Примечание: индивидуальная котельная жилого дома должна иметь объем не менее 8 куб. м, потолок не менее 2,2 м высотой, открывающееся окно не менее 0,7 кв. м, постоянный (без задвижек) приток свежего воздуха, отдельный от прочих коммуникаций дымовой канал и противопожарную развязку от остальных комнат.

Отсюда следуют, во-первых, требования к топке котла:

Она должна обеспечивать быстрое и полное сгорание топлива без сложной конвекционной системы. Этого можно добиться только в топке из материалов с как можно меньшей теплопроводностью, т.к. для быстрого догорания газов требуется высокая концентрация тепла.
Сама топка и связанные с ней по теплу части конструкции должны иметь возможно меньшую теплоемкость: все тепло, ушедшее на их нагрев, останется в котельной.

Эти требования изначально противоречивы: материалы, плохо проводящие тепло, как правило хорошо его накапливают. Поэтому обычная печная топка для котла не пойдет, нужна какая-то специальная.

Теплообменный регистр

Теплообменник – важнейший узел отопительного котла, он в основном и определяет его КПД. По конструкции теплообменника и называют весь котел. В бытовых отопительных котлах применяют теплообменники – водяные рубашки и трубчатые, горизонтальные или вертикальные.

Котел с водяной рубашкой – это та самая «печка в бочке», теплообменный регистр в виде бака окружает в нем топку. Котел с рубашкой может быть и довольно экономичным при одном условии: если горение в топке беспламенное. Пламенная твердотопливная топка непременно требует дожигания отходящих газов, а в контакте с рубашкой их температура сразу падает ниже необходимого для этого значения. В результате – КПД до 15% и усиленное осаждение сажи, а то и кислотного конденсата.

Горизонтальные регистры, вообще говоря, всегда наклонные: их горячий конец (подача) должен быть приподнят над холодным (обраткой), иначе теплоноситель пойдет вспять, а отказ принудительной циркуляции немедленно приведет к тяжелой аварии. В вертикальных регистрах трубы расположены вертикально или в небольшим наклоном в сторону. И там, и там трубы, чтобы газы лучше в них «запутывались», располагают рядами в шахматном порядке.

Относительно направлений движения горячих газов и теплоносителя трубные регистры делятся на:

Проточные – газы проходят в общем перпендикулярно току теплоносителя. Чаще всего такая схема применяется в горизонтальных промышленных котлах большой мощности ради меньшей их высоты, что удешевляет установку. В бытовых ситуация получается обратная: чтобы регистр как следует уловил тепло, его приходится делать вытянутым вверх выше потолка.
Противоточные – газы и теплоноситель движутся вдоль одной линии навстречу друг другу. Такая схема дает наиболее эффективную теплопередачу и наивысший КПД.
Поточные – газы и теплоноситель движутся параллельно в одном направлении. Применяется редко в котлах специального назначения, т.к. КПД при этом плохой, а износ оборудования большой.

Далее, теплообменники выполняются огнетрубными и водотрубными. В огнетрубных дымогарные трубы с дымовыми газами проходят сквозь бак с водой. Огнетрубные регистры работают стабильно, а вертикальные дают неплохой КПД даже в поточной схеме, т.к. в баке устанавливается внутренняя циркуляция воды.

Однако, если рассчитать оптимальный для передачи тепла от газа к воде температурный градиент исходя из соотношения их плотности и теплоемкости, то он оказывается примерно 250 градусов. А чтобы протолкнуть этот поток тепла сквозь стенку стальной трубы в 4 мм (меньше нельзя, очень быстро прогорит) без заметных потерь на теплопроводность металла, нужно еще около 200 градусов. В итоге, внутренняя поверхность дымогарной трубы должна быть раскалена до 500-600 градусов; 50-150 градусов – эксплуатационный запас на обводненность топлива и пр.

Из-за этого срок службы дымогарных труб ограничен, особенно в больших котлах. Кроме того, КПД огнетрубного котла невелик, он определяется отношением температур поступающих в регистр горячих газов и выходящих в дымоход. Давать остывать газам ниже 450-500 градусов в огнетрубном котле нельзя, а температура в обычной топке не превышает 1100-1200 градусов. По формуле Карно выходит, что КПД выше 63% не получить, да еще КПД топки не больше 80%, так что всего получается 50%, что совсем плохо.

В малых бытовых котлах эти особенности сказываются слабее, т.к. при уменьшении размеров котла отношение поверхности регистра к объему дымовых газов в нем увеличивается, это т.наз. закон квадрата-куба. В современных пирозизных котлах температура в камере сгорания доходит до 1600 градусов, КПД их топки под 100%, а регистры фирменных котлов в гарантией на 5 и более лет делают только тонкостенными из жаропрочной спецстали. В них газам можно дать остыть до 180-250 градусов, и общий КПД доходит до 85-86%

Примечание: чугун для дымогарных труб вообще непригоден, трескается.

В водотрубных регистрах теплоноситель течет по трубам, помещенным в жаровую камеру, куда поступают горячие газы. Теперь градиенты температур и закон квадрата-куба действуют наоборот: при 1000 градусах в камере внешняя поверхность труб будет нагрета всего до 400 градусов, а внутренняя – до температуры теплоносителя. В итоге – трубы из обычной стали служат долго и КПД котла около 80%

Но горизонтальные проточные водотрубные котлы склонны к т. наз. «бухтению». Вода в нижних трубах оказывается гораздо горячее, чем в верхних. Она и проталкивается на подачу в первую очередь, давление падает, и воду «выплевывают» более холодные верхние трубы. «Бухтение» не только дает шуму, тепла и комфорта столько же, сколько сосед – пьяница и скандалист, но и чревато порывом в системе из-за гидроударов.

Вертикальные водотрубные котлы не бухтят, но, если проектируется водотрубный котел в дом, регистр нужно располагать на опуске дымохода, в том его участке, где горячие газы идут сверху вниз. У поточного, с одинаковым направлением движения газов и теплоносителя, водотрубного котла, КПД резко падает и на трубах возле подачи интенсивно осаждается сажа, а делать обратку выше подачи вообще недопустимо.

О емкости теплообменника

Отношение емкостей теплообменника и всей системы охлаждения берут не произвольно. Скорость передачи тепла от газов к воде не бесконечна, вода в регистре должна успеть принять в себя тепло, прежде чем уйдет в систему. С другой стороны, нагретая внешняя поверхность регистра отдает тепло воздуху, и оно зря пропадает в котельной.

Слишком маленький регистр склонен к вскипанию и требует точной быстрой регулировки мощности топки, что в твердотопливных котлах недостижимо. Регистр большого объема долго прогревается и при плохой наружной теплоизоляции котла или ее отсутствии теряет много тепла, причем воздух в котельной может прогреться выше допустимого по пожарной безопасности и ТУ на котел.

Величина емкости теплообменника твердотопливных котлов колеблется в пределах 5-25% от емкости системы. Это нужно учесть при выборе котла. Напр., для отопления по расчету получилось всего 30 секций радиаторов (батарей) по 15 л каждая. С водой в трубах и расширительным баком полная емкость системы окажется около 470 л. Емкость регистра котла должна быть в пределах 23,5-117,5 л.

Примечание: существует правило – чем больше теплотворная способность твердого топлива, тем больше должна быть относительная емкость регистра котла. Поэтому, если котел угольный, емкость регистра нужно брать ближе к верхнему значению, а для дровяного – к нижнему. Для котлов медленного горения это правило не справедливо, емкость их регистров рассчитывают исходя из наибольшего КПД котла.

Из чего делать теплообменник?

Чугун как материал для регистра котла современным требованиям не удовлетворяет:

Малая теплопроводность чугуна ведет к низкому КПД котла, т.к. остужать отходящие газы ниже 450-500 градусов нельзя, сквозь чугун в воду не пройдет тепла сколько нужно.
Большая теплоемкость чугуна также его минус: котел должен быстро отдать тепло в систему, пока оно не улетучилось куда-то еще.
Чугунные теплообменники не вписываются в современные требования по массогабаритам.

Для примера возьмем секцию М-140 от старой советской чугунной батареи. Площадь ее поверхности – 0,254 кв. м. Для обогрева 80 кв. м. жилой площади нужна поверхность теплообмена в котле примерно 3 кв. м, т.е. 12 секций. Видали вы батарею на 12 секций? Представьте себе, каков должен быть котел, в котором она поместится. А нагрузка от него на пол точно превысит предельную по СНиП, и под котел придется делать отдельный фундамент. В общем, 1-2 чугунные секции пойдут на теплообменник, подпитывающий накопительный бак ГВС, но для отопительного котла вопрос о чугунном регистре можно считать закрытым.

Регистры современных заводских котлов делают из жаропрочной и жаростойкой спецстали, но для их изготовления нужны производственные условия. Остается обычная конструкционная сталь, но она при 400 и выше градусах очень быстро коррозирует, поэтому огнетрубные котлы из стали нужно выбирать для покупки или разрабатывать очень осторожно.

Кроме того, сталь хорошо проводит тепло. С одной стороны, это неплохо, можно рассчитывать простыми средствами получить хороший КПД. С другой, нельзя давать обратке охлаждаться ниже 65 градусов, иначе на регистр в котле выпадет из дымовых газов кислотный конденсат, который может проесть трубы в течение часа. Исключить возможность его осаждения можно 2 способами:

При мощности котла до 12 кВт достаточно перепускного клапана между подачей и обраткой котла.
При большей мощности и/или обогреваемой площади более 160 кв. м нужен еще элеваторный узел, а котел должен работать в режиме перегрева воды под давлением.

Перепускной клапан управляется либо электрически от термодатчика, либо энергонезависимо: от биметаллической пластины с тягой, от плавящегося в специальной емкости воска и пр. Как только температура в обратке упадет ниже 70-75 градусов, он подпускает в нее горячую воду из подачи.

Элеваторный узел, или просто элеватор (см. рис.) действует наоборот: вода в котле нагревается до 110-120 градусов под давлением до 6 ати, что исключает закипание. Для этого температуру горения топлива повышают, что увеличивает КПД и исключает выпадение конденсата. А перед подачей в систему горячую воду разбавляют обраткой.

В том и другом случае необходима принудительная циркуляция воды. Тем не менее, стальной котел на термосифонной циркуляции, не требующий электропитания для циркуляционного насоса, создать вполне возможно. Некоторые конструкции будут рассмотрены далее.

Циркуляция и котел

Термосифонная (гравитационная) циркуляция воды не позволяет обогреть помещение площадью более 50-60 кв. м. Дело не только в том, что воде трудно протискиваться по развитой системе труб и радиаторов: если при полном расширительном баке открыть сливной кран, вода хлынет сильной струей. Дело в том, что энергия на проталкивание воды по трубам при этом берется от топлива, а КПД преобразования тепла в движение в термосифонной системе мизерный. Поэтому и КПД котла в целом падает.

Но для циркуляционного насоса нужно электричество (50-200 Вт), которое может пропасть. UPS (источник бесперебойного питания) на 12-24 часа автономной работы очень дорог, поэтому правильно спроектированный котел рассчитывают на принудительную циркуляцию, а при пропадании электроснабжения он должен без постороннего вмешательства переходить в термосифонный режим, когда отопление еле теплится, но все-таки греет.

Как ставят котел?

Из требования минимальной собственной теплоемкости котла непосредственно вытекает его небольшой сравнительно с печью вес и весовая нагрузка от него на единицу площади пола. Как правило, она не превышает минимально допустимых по СНиП для настила пола 250 кг/кв. м. Поэтому установка котла допустима без фундамента и даже разбора настила, в т.ч. и на верхних этажах.

Ставят котел на ровную устойчивую поверхность. Если пол играет, его придется в месте установки котла все-таки разобрать до бетонной стяжки с выносом в стороны не менее 150 мм. Основу под котел застилают асбестом или базальтовым картоном толщиной 4-6 мм, а на него кладут лист кровельного железа толщиной 1,5-2 мм. Далее, если настил разбирался, низ котла обмуровывают цементно-песчаным раствором до уровня пола.

Вокруг выступающего над полом котла делают теплоизоляцию, такую же, как под низом: асбест или базальтовый картон, а на нем – железо. Вынос изоляции в стороны от котла от 150 мм, а перед дверцей топки не менее 300 мм. Если котел допускает догрузку топлива до прогорания предыдущей порции, то вынос перед топкой нужен от 600 мм. Под котел, который ставят прямо на пол, подкладывают только теплоизоляцию, накрытую стальным листом. Вынос – как в предыдущем случае.

Для котла на твердом топливе обязательно нужна отдельная котельная . Требования к ней приведены выше. Кроме того, почти все твердотопливные котлы не допускают регулировки мощности в широких пределах, поэтому для них нужна полноценная обвязка – комплект дополнительного оборудования, обеспечивающий эффективную и безаварийную работу. Мы о ней поговорим далее, но вообще обвязка котла – отдельная большая тема. Здесь упомянем только о непреложных правилах:

Монтаж обвязки ведется в противоток воде, от обратки к подаче.
По окончании монтажа его правильность и качество соединений проверяют зрительно по схеме.
К монтажу системы отопления в доме приступают только после обвязки котла.
До загрузки топлива и, если требуется, подачи электропитания, всю систему заполняют холодной водой и в течение суток контролируют все стыки на протечку. В данном случае вода именно вода, а не какой-то другой теплоноситель.
Если протечек нет, или по их устранении, котел запускают на воде, непрерывно контролируя температуру и давление в системе.
По достижении номинальной температуры контролируют давление в течение 15 мин, оно не должно изменяться более чем на 0,2 бар, этот процесс называется опрессовкой.
После опрессовки котел гасят, системе дают полностью остыть.
Сливают воду, заливают штатный теплоноситель.
Еще раз сутки контролируют стыки на протечку. Если все в порядке – запускают котел. Нет – устраняют протечки, и снова суточный контроль перед запуском.

Выбираем котел

Теперь мы знаем достаточно, чтобы выбрать котел исходя из предполагаемого вида топлива и его назначения. Приступим.

Дровяные

Теплотворная способность дров невелика, у лучших – менее 5000 ккал/кг. Сгорают дрова довольно быстро, выделяя большой объем требующих дожигания летучих компонент. Поэтому на высокий КПД на дровах лучше не рассчитывать, зато их можно найти почти везде.

Дровяной в дом

Домашний дровяной котел может быть только длительного горения, иначе бьет его по всем статьям. Промышленные конструкции, напр. известный КВр, стоят от 50 000 руб., что все-таки дешевле строительства печи, не требуют электропитания и допускают регулировку мощности для обогрева в межсезонье. Как правило, они работают и на угле, и на любом твердом топливе, кроме опилок, но на угле расход топлива будет много выше: теплоотдача с одной загрузки 60-72 часа, а у специализированных угольных – до 20 суток.

Тем не менее, дровяной котел длительного горения может пригодиться в тех местах, где нет регулярной доставки угля и квалифицированного теплотехнического сервиса. Стоит он раза в полтора дешевле угольного, его рубашечная конструкция очень надежна и позволяет построить термосифонную систему отопления площади до 100 кв. м.. В сочетании с тлением топлива тонким слоем и довольно большим объемом рубашки вскипание воды исключено, поэтому обвязки достаточно такой же, как для титана. Подключение котла длительного горения на дровах тоже не сложнее, чем титана, и может быть выполнено самостоятельно неквалифицированным владельцем.

О кирпичных котлах

Схема устройства котла “Благо”

Кирпич – друг печи и враг котла из-за того, что придает конструкции большую тепловую инерцию и вес. Пожалуй, единственный кирпичный котел, в котором кирпич на своем месте – пиролизный «Благо» Беляева, схема на рис. И то, его роль здесь совсем иная: из шамотного кирпича выполнена футеровка камеры сгорания. Теплообменник водотрубный горизонтальный; проблема бухтения решена тем, что трубы регистра – одинарные, плоские, вытянутые в высоту.

Котел Беляева действительно всеяден, причем предусмотрены 2 отдельных бункера для загрузки разных видов топлива без останова котла. На антраците «Благо» может работать несколько суток, на опилках – до суток.

К сожалению, котел Беляева довольно дорог, из-за шамотной футеровки плохо транспортабелен и требует, как и все пиролизные котлы, сложной и дорогой обвязки. Мощность его регулируется в небольших пределах перепуском дымовых газов, поэтому хороший КПД в среднем за сезон он покажет только в местах с продолжительными сильными морозами.

О котлах в печи

Котел в печи, о которых сейчас столько говорят и пишут – водотрубный теплообменник, замурованный в печную кладку, см. рис. ниже. Идея такова: печь после протопки должна отдать тепло более регистру, чем в окружающий воздух. Скажем сразу: сообщения о КПД в 80-90% не то что сомнительны, а просто фантастичны. Лучшая кирпичная печь сама по себе имеет КПД не выше 75%, а площадь ее наружной поверхности будет не меньше 10-12 кв. м. Площадь же поверхности регистра вряд ли более 5 кв. м. Итого в воду уйдет менее половины накопленного печью тепла, а общий КПД будет ниже 40%

Следующий момент – печь с регистром сразу теряет свойство . Топить ее не в сезон с пустым регистром ни в коем случае нельзя. ТКР (температурный коэффициент расширения) металла много больше, чем у кирпича, и раздувшийся от перегрева теплообменник порвет печь на глазах. Тепловые швы делу не помогут, регистр не лист или балка, а объемная конструкция, и его распирает сразу во все стороны.

Есть тут и другие нюансы, но общий вывод однозначен: печь – это печь, а котел – это котел. И плод их насильственного противоестественного союза печной котел жизнеспособным не будет.

Обвязка котла

Котлы, исключающие вскипание воды (рубашечные длительного горения, титаны) не могут быть выполнены на мощность более 15-20 кВт и вытянуты в высоту. Поэтому обогрев своей площади они всегда обеспечивают в термосифонном режиме, хотя и циркуляционный насос, конечно, не помешает. Их обвязка кроме расширительного бачка включает в себя только воздушный дренажный кран в самой верхней точке трубопровода подачи и сливной кран в низшей точке обратки.

Обвязка твердотопливных котлов других типов должна обеспечивать набор функций, с которым лучше разобраться по рис. справа:

группа безопасности: дренажный воздушный кран, общий манометр и прорывной клапан для выпуска пара при вскипании;
накопительный бак аварийного охлаждения;
его поплавковый кран, такой же, как в унитазе;
термоклапан запуска аварийного охлаждения с его датчиком;
MAG-блок – сливной вентиль, аварийный сливной клапан и манометр, собранные в одном корпусе и подключенные к мембранному расширительному баку;
узел принудительной циркуляции с обратным клапаном, циркуляционным насосом и электроуправляемым по температуре трехходовым перепускным клапаном;
интеркулер – радиатор аварийного охлаждения.

Поз. 2-4 и 7 составляют группу сброса мощности. Как уже сказано, твердотопливные котлы по мощности регулируются в небольших пределах, и при внезапном потеплении вся система может недопустимо, вплоть до порыва, перегреться. Тогда термоклапан 4 пускает водопроводную воду в интеркулер, а она охлаждает подачу до нормы.

Примечание: хозяйские денежки за топливо и воду при этом тихо-мирно утекают в канализацию. Поэтому котлы на твердом топливе для мест с мягкой зимой и затяжным межсезоньем непригодны.

Группа принудительной циркуляции в штатном режиме перепускает часть подачи в обратку, чтобы ее температура не упала ниже 65 градусов, см. выше. При отключении электропитания термоклапан захлопывается. В радиаторы отопления поступает воды столько, сколько они пропустят в термосифонном режиме, лишь бы в комнатах жить можно было. А вот термоклапан интеркулера полностью открывается (он держится закрытым под напряжением), и избыток тепла опять уносит в сток хозяйские деньги.

Примечание: если вместе с электричеством пропала и вода, котел нужно срочно тушить. Когда вода из бака 2 вытечет, система вскипит.

Котлы со встроенной защитой от перегрева на 10-12% дороже обычных, но это с лихвой окупается упрощением обвязки и повышением надежности котла: избыток перегретой воды здесь выливается в открытый расширительный бак большой емкости, см. рис., откуда она, остыв, стекает в обратку. Система, кроме циркуляционного насоса 7, энергонезависима и переходит в термосифонный режим плавно, но при внезапном потеплении топливо все равно пропадает зря, а расширительный бак нужно устанавливать на чердаке.

Что касается пиролизных котлов, то типовую схему их обвязки приводим только для ознакомления. Все равно, ее профессиональный монтаж обойдется лишь в небольшую часть стоимости компонент. Для справки: один только теплоаккумулятор к котлу на 20 кВт стоит около $5000.

Примечание: мембранные расширительные баки в отличие от открытых устанавливаются на обратку в ее низшей точке.

Дымоходы для котлов

Дымоходы твердотопливных котлов рассчитываются в общем так же, как печные. Общий принцип: слишком узкий дымоход не даст нужной тяги. Для котла это особенно опасно, т.к. он топится непрерывно и угар может пойти ночью. Слишком широкий дымоход приводит к «просвисту»: холодный воздух по нему опускается в топку, выстуживая печь или регистр.

Дымоход котла должен удовлетворять следующим требованиям: расстояние от конька крыши и между разными дымоходами не менее 1,5 мм, вынос вверх над коньком тоже не менее 1,5 м. На крыше должен быть обеспечен безопасный доступ к дымоходу в любое время года. На каждом изломе дымохода вне котельной должна быть прочистная дверца, каждый проход трубы сквозь перекрытия должен быть теплоизолирован. Верхний конец трубы должен быть снабжен аэродинамическим колпаком, для дымохода котла он, в отличие от печного, обязателен. Также для дымохода котла обязателен сборник конденсата.

В целом расчет дымохода для котла несколько проще, чем для печи, т.к. дымоход котла не такой извилистый, теплообменник считается просто за решетчатую преграду. Поэтому можно строить обобщенные графики для разных расчетных случаев, напр. для дымохода с горизонтальным участком (боровом) в 2 м и сборником конденсата глубиной в 1,5 м, см. рис.

По таким графикам можно после точного расчета по местным данным прикинуть, не было ли грубой ошибки. Если расчетная точка где-то около своей обобщенной кривой, расчет правилен. В крайнем случае, придется нарастить или обрезать трубу на 0,3-0,5 м.

Примечание: если, скажем, для трубы высотой в 12 м кривой на мощность меньше 9 кВт нет, это не значит, что 9 кВт котел нельзя эксплуатировать с трубой покороче. Просто для труб пониже обобщенный расчет уже не получается, и считать нужно точно по местным данным.

Видео: пример строительства твердотопливного котла шахтного типа

Выводы

Истощение запасов энергоресурсов и подорожание топлива в корне изменили подход к конструированию бытовых отопительных котлов. Теперь от них, как и от промышленных, требуется высокая экономичность, малая тепловая инерция и возможность оперативного регулирования мощности в широких пределах.

В наше время отопительные котлы по заложенным в них основным принципам окончательно разошлись с печами и разделились на группы под разные климатические условия. В частности, рассмотренные котлы на твердом топливе пригодны для местностей с суровым климатом и продолжительными сильными морозами . Для мест с иным климатом предпочтительнее будут отопительные приборы других типов.

Непростой, в основном, суровый климат и определил быт россиян. Печь издавна была наиглавнейшим местом в каждом доме. Она не только была источником тепла, но на ней готовили еду и даже спали.

Со временем печи видоизменялись и сейчас уже не позволяют нам замерзнуть специализированные котлы отопления, а обеспечивают нас горячей пищей – газовые плиты. Идеальным источником тепла в наше время считается газовое отопление.

Но вот не всем оно доступно (несмотря на богатство недр российской земли). считается дорогим. Да и с нестабильной работой подачи электроэнергии такой вид отопления может оставить без тепла.

Остается пользоваться наиболее экономичным, удобным (что немаловажно) безопасным оборудованием для отопления на твердом топливе.

Рассмотрим классификацию котлов отопления на твердом топливе.

По материалу изготовления: сталь и чугун

В зависимости от материала, используемого для изготовления приборов отопления, их моно разделить на отопительные котлы на твердом топливе из стали и из чугуна.

Несмотря на то, что наиболее ранимыми являются чугунные котлы, они считаются наиболее долговечными. Они медленно нагреваются и долго отдают тепло.

Для потребителя это очень хорошо, ведь котел тогда дольше находится в состоянии нагрева, а значит, отопление также дольше отапливает помещение. Но вот котлу эти перегрузки чреваты перегревом.

Работа всех видов котлов на твердом топливе зависит от наличия воды в системе. Достижение критического уровня наличия воды в системе может привести к перегреву и деформации некоторых элементов системы отопления. Стальные более устойчивы как к перегреву, так к скачкам температуры. Зато чугунные более стойки к коррозии.

Полезно знать: Объем энергоносителя для загрузки рассчитывается исходя из следующих параметров: для стальных — 1,6-2,6 л на кВт; для чугунных – 1,1-1,4 л на кВт. Данные параметры должны быть описаны в технических характеристиках к котлу. Из их расчета рассчитывается и периодичность загрузки топлива.

Они отличаются не только составом сплава, весом и техническими характеристиками. Конструкция приборов также разнится. Например, охлаждающий змеевик в стальных котлах находится внутри.

При достижении высокой температуры можно открыть термостатический кран и разрешить тем самым подачу холодной жидкости, которая и сможет снизить температуру. На чугунных котлах аналогичные устройства устанавливаются на подаче. Снизить температуру можно только спустив часть горячей воды из системы и добавив в неё холодной.

Секции чугунного котла собираются вручную – прочно стягиваются шпильками из стального сплава. Секции стального крепятся друг к другу сваркой. От качества сварки будет зависеть и качество швов. При эксплуатации человек каждый раз при подаче топлива в котле вынужден открывать и закрывать загрузочный люк дверцей.

Так как она внутренне своей частью контактирует непосредственно с огнем, то она сильно нагревается и человек может получить ожог от соприкосновения с ней. Чугунные котлы снабжены дверцей со специальной прослойкой, которая изолирует температуру. А стальные — дверцей, по периметру которой проведен водоохлаждающий контур.

Для очистки чугунных необходима кочерга. А стальные оснащены поворотными колосниками, которыми можно управлять с помощью механического устройства, что позволяет очистить печь даже без открытия дверцы в топку.

Одноконтурные и двухконтурные

Схема работы и элементы

По характеристике комплектации различают котлы с одним и двумя контурами.

Один контур предполагает только выполнение функции отопления. Два контура выполняют функции и отопления и горячего водоснабжения.

Таким образом, если вы выберете себе систему отопления с отопительным котлом в которому предусмотрено два контура, вы не только будете обеспечены теплом, но еще и горячей водой.

И сможете сэкономить на расходах на водонагреватель и электроэнергию им потребляющую. Можно конечно и одноконтурные котлы подключить к бойлеру.

Но для этого нужны дополнительные расходы на оборудование и работу по монтажу системы.

Традиционные и газогенераторные

Газогенераторный

По принципу работы котлы бывают классические или традиционные, и газогенераторные или . В комплектацию газогенераторных колов входят две газовых камеры, которые расположены одна над другой и отделяются они только форсунками.

В верхнюю камеру загружаются дрова, где сгорая они образуют газ. Но сгорают дрова не сразу. А с помощью пиролиза сначала подсушиваются, при этом немного нагревая воздух. То есть таким образом обеспечивается наиболее эффективный теплообмен.

Кстати: Это также влияет и на периодичность нагрузки газогенераторного котла. Топливо в него загружать надо 2 раза реже, чем в традиционный. Следовательно, и процесс чистки будет требоваться с такой же периодичностью.

Также пиролизные котлы оснащены вентиляционной системой, которая не только помогает быстрой растопки, но и спасает окружающую среду от вредных выбросов (ведь раздувая огонь, вентилятор предотвращает появление дыма в помещении).

Энергозависимые и энергонезависимые

Если котлы оснащены вентиляционной системой (как было писано выше), то они требуют обязательного подключения к энергосистеме. В таких агрегатах поступление воздуха регулируется механическим путем.

Современные котлы, работающие на твердом топливе, оборудуют специальными бункерами для загрузки энергоисточников. Если подача топлива автоматизирована, то необходимо использовать только мелкий уголь, сухие древесные опилки или стружку, или пелетты, или эко-горошек.

Наполнив бункер под завязку топливо, можно не беспокоиться о подаче энергоисточников несколько дней. То есть вам не нужно каждый день и в день по нескольку раз утруждать себя подачей топлива в систему.

На такие устройства производитель дает гарантию – 10 лет. Но если будут соблюдены все условия эксплуатации и режима работы, описанные в руководстве пользователя, то отопительные котлы способны прослужить в несколько раз дольше.

Профилактика от перегрева котла

Схема подключения одноконтурного отопления

Если вы правильно смонтировали оборудование в отопительную систему и в процессе функционирования соблюдаете все требования по эксплуатации и нормы загрузки топлива, то можно сказать, что вы обеспечиваете безопасность работы системы в целом.

Самое главное – старайтесь не перегревать котел. Котлы остывают очень медленно, поэтому избегайте достижения максимально возможной температуры. Особенно если в системе отопления используются пластиковые или металлопластиковые трубы и другие элементы. Ведь они могут расплавиться, если температура воды на выходе из котла будет от 100°С.

И даже если котел снабжен клапаном, который при перегреве открывается и в систему поступает холодная вода для её охлаждения, все равно не допускайте таких ситуаций.

На всякий случай (если вдруг бывают перебои с холодным водоснабжением), установите на чердаке дополнительную емкость с водой. Она конечно не может стать дополнительным источником холодной воды при перегреве (ведь вода в систему должна подаваться под давлением), а вот «брать огонь на себя» и стабилизировать температуру в системе может (только необходимо грамотно подключить этот резервуар).

Также нужно быть внимательным со сливом горячей воды во время перегрева. Ведь система устроена так, что при открытии клапана горячая вода сливается в канализацию. И если канализация оснащена пластиковыми и металлопластиковыми трубами, то такой слив чреват последствиями.

Вывод дымохода для отопительного прибора этого типа

Немаловажную роль на эффективность эксплуатации котла играет и место, где он будет монтироваться. Вернее даже качество дымохода.

Естественно, дымоход должен быть огнеупорным, устойчив к воздействию ржавчины.

Дымоход должен быть высотой не менее 4 м, и диаметром не менее 18 см. Иногда с помощью сэндвичтрубы дымоход утепляют.

Такая процедура существенно сокращает теплопотери. Если при наличии труб, отвечающих всем требованиям нет тяги, то следует выбирать котел со встроенной вентиляционной системой.

Так вы не только избежите задымленности помещения, но и печь будет достаточно быстро разжигаться.

Как и где устанавливать в помещении

Монтаж котла и ввод его в систему необходимо проводить только силами специалистов и профессионалов.

Заказчик услуг, конечно же, также должен обладать знаниями по установке, чтобы иметь возможность проконтролировать качество работ.

Котел должен монтироваться на расстоянии не менее 20 см от стен, перекрытий и других поверхностей. Ни в коем случае не устанавливать его на деревянный пол.

В таком случае делается либо бетонный постамент, либо любая другая подставка из негорючего материала.

Важно: Площадь постамента или подставки должна быть больше площади основания котла. Также необходимо чтобы со стороны лицевой части (где открываются дверцы) пол также был покрыть теплоизоляционным материалом (например, листом железа) на расстоянии не менее 30 см.

С остальных сторон не менее 10 см.

Присоединение котла к дымоходу, его чистка и розжиг

Чистка котла от золы и гари

Согласно требованиям пожарной безопасности прибор должен быть присоединен к дымоходу дымовой трубой, длина которой не более 1 м. Если дымоход выполнен соединением нескольких труб, то трубы должны входит друг в друга не менее чем на 8 см.

От соблюдения этих правил будет зависеть эффективность работы системы отопления. А также, что является наиважнейшим, жизнь жильцов дома.

Для того, чтобы разжечь котел, нужно в специальную дверцу, которую называют шуровочной, заложить бумагу или мелкие дровяные щепки. В загрузочную дверцу кладут дрова и засыпают уголь. И только потом поджигают бумагу.

Дверцу следует не закрывать, пока не разожгутся щепки. Периодически контролируйте процесс розжига. Укладывайте дрова так, чтобы щель на колосниках не закрывалась полностью.

Если будете топить только дровами, то добавляйте основную охапку дров, пока не прогорели предыдущие. Если в помещении сильно холодно, то выставляйте параметры котла сначала на максимум, а затем уже потихоньку убавляйте.

В зависимости от вида энергоисточников время между их загрузками может быть разным. Если топить планируете дровами, то естественно «подкидывать» их нужно будет чаще — по мере их прогорания. И помните, ни в коем случае для розжига нельзя использовать солярку и другие горючие жидкости.

Периодически во время эксплуатации, необходимо очищать зольник котла от золы и шлака. Наполненность зольника снижает эффективность работы оборудования.

Общие правила эксплуатации:

Чтобы не допустить перегрева не оставляйте котел, работающий на полной мощности.
Надевайте защитные рукавицы каждый раз, открывая дверцы для подачи топлива или контроля тяги.
Не допускайте к отопительным котлам детей.
Храните топливо (дрова и уголь) на расстоянии не менее 1 метра от оборудования.

Периодически проверяйте уровень наполненности системы водой, состояние дымовых труб и дымохода, очищайте дымоход и фильтры не реже 1 раза в год, состояние и работу воздушных клапанов.

Соблюдая все эти нехитрые правила вы дадите возможность вашей системе отопления служить вам долгие годы, не доставляя вам особенных хлопот.

Почему же стоит выбирать отопительный котел на твердом топливе?

Во-первых, эти отопительные приборы являются наиболее эффективными в части теплообмена.
Во-вторых, они могут прекрасно функционировать без потребления электричества или газа. Достаточно дров и угля, которые легко заготовить на зиму. В зависимости от того, в каком регионе вы живете вы можете топить его дровами, антрацитом, каменным или бурым углем. Кстати дрова могут быть в форме прессованных брикетов.
В-третьих, подобные котлы не перегреваются. Некоторые модели оснащены автоматической системой очистки самой печи. Но, как бы не был автоматизирован процесс использования, работать без участия человека они не могут.

Ведь без него невозможно вовремя загружать топливо в печь, Важен также человеческий контроль за работой котла на твердом топливе, естественно с соблюдением требований техники безопасности. Несмотря на необходимость данного участия отопительные системы на твердом топливе остаются самыми удобными в эксплуатации.