Основные критерии выбора твердотопливного котла
Выбор твердотопливного котла для обогрева помещений основывается на нескольких основных критериях.
- Вид топлива — если основным видом топлива будет выступать уголь, то в данном случае лучше приобретать котлы из высоколегированной стали. Если в качестве топлива будут использоваться дрова, то чугун будет идеальным вариантом.
- Мощность котла/полезный объем загрузочной камеры — данный критерий указывает на то, какое количество топлива можно загрузить в топку за один раз, и как часто это нужно будет делать. При этом учитывается и вес отопительного оборудования. К примеру, стальной котел при той же мощности, что и чугунный, для установки потребует меньше свободного пространства от всей площади помещения, на 19% в среднем.
- Вес котла и его стоимость — стальной котел меньше по весу, чем чугунный, примерно на 17%, поэтому и цена на установку и доставку значительно меньше.
- Экономичность — коэффициент полезного действия (КПД) чугунного котла меньше, чем у стального, хотя и остывает чугунный котел намного медленнее.
- Расходы на обслуживание и удобство эксплуатации — не менее важные критерии, от которых зависит не только тепловая отдача отопительного оборудования, но и физические и энергетические затраты на загрузку и чистку камер сгорания.
- Долговечность — условная цифра срока службы отопительного твердотопливного котла составляет около десяти лет. Но этот показатель больше связан с устареванием отопительной техники. чем со сроком ее эксплуатации. По факту, любой котел при правильном обслуживании может прослужить гораздо дольше.
Нельзя забывать и про такой немаловажный фактор в выборе твердотопливного котла, как опасность получения травмы или ожога. и степень безопасности. В большинстве случаев, стальные котлы отопления выпускаются только компаниями, занимающими лидирующее место на рынке отопительной техники. Все стальные котлы данных компаний имеют не один уровень защиты от ожогов и травм в процессе эксплуатации. Оборудование, применяемое при производстве стальных котлов очень дорогостоящее. поэтому и выпускаются они в небольших объемах, тогда как предложений по чугунным твердотопливным котлам более чем достаточно. Но и степень безопасности у них намного ниже.
В том, что твердотопливный котел может быть использован как основной источник тепла. нет сомнений. Несмотря на то, что такая отопительная техника требует постоянного обслуживания в процессе эксплуатации, она до недавнего времени была и остается самым альтернативным источником тепла для жителей отдаленных районов. А доступность и относительно недорогая цена на твердое топливо позволяет успешно использовать подобное отопительное оборудование в загородных домах.
Принцип работы
Принцип работы твердотопливного отопителя заключается в получении тепловой энергии при сгорании любого твёрдого органического топлива при высокой температуре (200—850 °C и выше).
Горячие топочные газы отдают тепло теплообменнику. В роли него выступают внутренние стены топки, за которыми находится водяная рубашка.
Устройство нагревает воду, которая циркулирует по трубам и радиаторам. Жидкость идёт по замкнутому контуру и возвращается в котёл.
Приборы длительного горения предназначены не только для нагрева воды в системе отопления. По количеству отопительных систем их делят на одноконтурные и двухконтурные.
Одноконтурное устройство
Такой прибор предназначен только для отопления дома. Жидкость разогревается от тепла горящего топлива и раскалённых печных газов. Оптимальная температура нагрева устройства — 60—85 °C.
Горячая жидкость естественным потоком либо принудительно (с помощью насоса) поступает в трубы системы отопления дома. Теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру, состоящему из водопроводных труб и радиаторов, расположенных в комнатах. Вода отдаёт тепло, охлаждается и снова поступает в котёл. Циркуляция продолжается, пока в топке происходит процесс горения топлива.
Справка. В некоторых моделях в водяную рубашку главного контура встраивают змеевик аварийного охлаждения. По нему циркулирует холодная вода, которая препятствует закипанию теплоносителя в водяной рубашке.
Двухконтурный прибор
Устройство предназначено не только для отопления, но и для нагрева воды для бытовых нужд.
Схема такого котла идентична схеме одноконтурного агрегата, но существует ряд отличий, касающихся второго нагревательного контура.
Нагревательная часть второго контура (контура ГВС) представляет собой систему труб в форме змеевика, встроенных в водяную рубашку.
Жидкость в змеевике нагревается косвенно (происходит отбор тепла из водяной рубашки первого контура).
Горячая вода из второго контура поступает в душевую и на кухню. Для подачи холодной — устанавливают смесители.
Второй контур хорошо нагревает бытовую воду только в случае активного горения топлива. Когда температура жидкости в рубашке падает ниже 60 °C, бытовая вода будет чуть тёплой. Контур ГВС имеет малую производительность (до 8—12 литров в минуту).
Проблему нагрева бытовой жидкости решает электробойлер. В отопительный период вода в бойлере нагревается от труб отопления, летом и в межсезонье — от электрического ТЭНа.
Назначение котлов
Твердотопливные котлы являются оптимальным вариантом для обогрева помещений с различной площадью.
Газовое отопительное оборудование даже при имеющемся доступе к центральной магистрали требует значительных затрат и сил на подведение индивидуальной линии.
Электрические котлы более удобны в использовании. Но для обслуживания крупных объектов требуются модели со значительной мощностью, установка которых предполагает проведение трехфазного электропитания. Это сопровождается дополнительными затратами и необходимостью согласования проекта проводки. Также при аварийном отключении электричества дом останется без источника отопления.
Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович
Твердотопливные котлы зачастую являются лучшим выбором для отопления помещения. А функция длительного горения позволяет создавать системы отопления для домов с большой площадью и обеспечивать объекты теплом от одного источника.
Принцип работы
Увеличение продолжительности процесса горения достигается не только большой топкой. Существенное воздействие на эффективность и теплопередачу имеет организация топочного горения в виде слоевого сжигания с верхним горением и верхней подачей дутьевого воздуха, поэтому в нижних топливных слоях газовоздушные потоки не циркулируют совсем.
Принцип работы котлоагрегата с длительным горением твердого топлива: Воздух, требуемый для сгорания топлива, отбирается непосредственно из топочного помещения и проходит через стадию предварительного нагрева в верхней камере подогрева котлов верхнего горения.
В камеру нагрева вмонтирован трубный воздухораспределитель, для подачи горячего воздуха в топочное устройство. Система подачи может быть гравитационной и принудительной.
Воздухораспределитель оборудован каналами, направленными вертикально. Перед топливозагрузкой его поднимают с помощью встроенного механизма, далее засыпают топливо и опускают распределитель, который опирается на верхний топливный уровень. По мере выгорания он опускается вниз топочного пространства. Такое движение распределителя обеспечивает воздухоподачу в верхний слой горячего топлива.
Здесь полностью догорают горючие вещества, передавая тепло через стенки топки греющему теплоносителю, циркулирующему во встроенном теплообменнике. Дымовые газы отводятся через газоотводящий патрубок в дымовую трубу. Зола собирается в зольном коробе, расположенным внизу котлоагрегата, под топкой. Объем ящика позволяет чистить его с периодичностью от 2 до 5 загрузок.
Основная особенность отопительных котлов с верхним способом горения
Учитывая сложности с обслуживанием отопительных аппаратов на твердом топливе, производители решили не только использовать новые технологии в конструкции отопительной технике, но и вернуться к традиционным технологиям. Главная задача, которую удалось решить в процессе модернизации котельного оборудования, увеличить продолжительность горения топлива одной загрузки. Получить данный результат удалось за счет использования в твердотопливных котлах принципа верхнего горения.
Технология работы котла за счет верхнего горения, не является чем-то принципиально новым. Топливо, загруженное в топку, горит сверху вниз. Т.е. наоборот, не так как в котлах традиционного вида. Горение начинается с самого верхнего слоя, куда подается через подвижный распределитель необходимый поток воздуха. По мере прогорания топливной массы, распределитель воздуха под собственным весом опускается вниз, обеспечив горение следующему слою. Загруженное топливо, таким образом, равномерно сгорает слой за слоем, выделяя в большом объеме горючий древесный газ.
На этом этапе температура в топке агрегата достигает 450 0 С.
На этом этапе включается в работу принцип пиролиза. Мельчайшие продукты горения, вместе с выделяемым древесным газом полностью сгорают, выделяя огромное количество тепловой энергии. В камере сгорания в результате работы агрегата практически не остается остатков топлива.
Для справки: Пиролиз – экзотермическая реакция, в результате которого под воздействием высокой температуры происходит процесс разложение органических соединений, с последующим выделением горючего газообразного вещества. Основной нагрев твердотопливного котла в процессе горения осуществляется за счет сжигания древесного газа.
Древесный (пиролизный) газ поступает во вторую камеру через металлический диск, где за счет нагнетаемого горячего воздуха воспламеняется. Температура горения во второй топке достигает в этот момент огромных значений, 500-800 0 С. Все просто и понятно. Главное — это конструкция нагревательного аппарата.
Именно от процесса сжигания зависит и скорость горения топлива. В отопительном оборудовании классического типа дрова сжигаются достаточно быстро, выдавая максимально возможное тепло в течение короткого промежутка времени. Другими словами, в течение короткого периода агрегат выходит на пик своей мощности, после чего без последующей подкладки топлива котел начинает терять нагрузку. Постоянно подгружать новую порцию дров не всегда удобно и физически возможно. Твердотопливные котлы с верхней загрузкой работают совершенно иначе. Одной загрузки с таким аппаратом может хватить на 12, 24 и более часов работы. Интенсивность горения зависит от нагрузки на отопительную систему.
Все просто и понятно. Главное — это конструкция нагревательного аппарата.
Как устроен самодельный котел длительного горения
Принцип работы
Схема работы таких котлов основывается на особенности твердого топлива тлеть несколько часов, производя при этом большое количество тепловой энергии. Характерно, что топливо в таком случае сжигается более полно, а количество отходов, как следствие, заметно снижается.
Чертеж котла
Основным элементом котла является топка, где горение ограничено, а интенсивность подачи воздуха контролируется при помощи специальных приспособлений. Топливо загружается два раза в сутки большими порциями, после чего медленно тлеет (ограниченное количество кислорода не позволяет ему полноценно гореть).
Труба, посредством которой выводится дым, пропускается через теплообменники и нагревает жидкость в отопительной системе. Выходит, достаточно лишь каждые 12 часов загружать топливо для бесперебойного обогрева дома.
Схема котла
Основные преимущества
Котлы длительного горения выделяются на фоне отопительных систем других типов. Конечно, основное преимущество – это именно длительность работы, но есть и другие важные моменты:
- низкая стоимость топлива;
- автономность;
- возможность обогрева больших площадей при минимальных расходах;
- легкость монтажа и эксплуатации;
- безопасность;
-
возможность изготовления в домашних условиях.
Устройство прибора
Для изготовления котла удобнее использовать металлическую трубу ø30 см и больше с толщиной стенок не менее 5 мм (иначе последние в скором времени прогорят из-за высокой температуры внутри прибора). Высота конструкции может колебаться между 80 см и 100 см, все зависит от площади помещения.
Труба для корпуса
Вне зависимости от модификации котел состоит из трех основных зон:
- загрузочной зоны;
- зоны тления и теплообразования;
- зоны окончательного сжигания, где горит зола и выводятся дымные газы.
Данный элемент выполняется в виде металлического круга толщиной 5-6 мм с отверстием посередине, через которое с помощью телескопической трубы кислород подается в топку. Диаметр изделия должен быть несколько меньше диаметра корпуса. Высота регулируется посредством специальной крыльчатки.
Котел на дровах длительного горенияКотел на дровах длительного горения
Котел длительного горения
Воздух может подаваться одним из двух способов:
- прямо из атмосферы;
- из специальной камеры нагрева (она располагается в верхней части конструкции), что обеспечивает более эффективную работу котла.
Для регулировки используется специальная воздушная заслонка.
Сверху приваривается дымоотводная труба. Она должна вестись перпендикулярно корпусу минимум 0,5 м, иначе образуется чрезмерная тяга.
Снизу оборудуется дверка для удаления продуктов горения. Чистку нужно проводить нечасто, ведь топливо будет сгорать полнее.
Существует два способа нагрева теплоносителя, у каждого есть свои сильные и слабые стороны.
Котел длительного горенияКотел длительного горения
Способ №1. К трубе теплообменника, проходящей через зону сгорания, подключается змеевик, посредством которого и происходит нагрев воды в баке.
Способ №2. Формируется отдельный металлический бак, сквозь который пропускается труба дымохода. Разгоряченный дым подогревает жидкость.
Критерии выбора
Современные котлы различаются по многим признакам, и при выборе следует отталкиваться от нескольких основных критериев. Несмотря на большой вес и крупные габариты, такие установки продолжают пользоваться спросом. В первую очередь это обусловлено их доступностью.
Тип топлива
Приобретая установку, нужно выбрать, от какого вида топлива она будет функционировать. Современные приборы работают на обычных дровах, торфе, различных видах угля и так далее.
Выбор определенного типа сырья влияет на теплоотдачу, длительность работы от одной закладки и комфорт эксплуатации. Если используется древесина, то предпочтение стоит отдать лиственным и мягколиственным породам.
Топливо следует хранить в проветриваемом помещении. Для этого отводится отдельное закрытое место, куда не попадают осадки. Некоторые сорта древесины плохо горят, а другие и вовсе могут закладываться не высушенными. У каждой породы свой показатель теплотворной способности.
В последнее время большим спросом пользуются установки, работающие на брикетах — прессованных отходах древесины или торфа. Это экологичные ресурсы, не дающие искру во время возгорания. Брикеты также следует хранить в защищенном от осадков месте.
Преимущества пеллетных котлов:
- экологичность;
- не остается отходов;
- доступность;
- высокий показатель теплопроводности.
Пеллетами называют прессованный материал растительного происхождения. Их характеристики аналогичны каменному углю, который сейчас не так сильно распространен, так как в ходе сгорания выделяет осадок и серу. Для его хранения также следует обеспечить определенные условия: защиту от дождя и снега, влажность не более 75 %.
Вес
Стальные изделия уступают по весу чугунным примерно на 17 %. Значит, стоимость их будет ниже. К тому же, их проще установить. Чугунные модели долговечнее и надежнее, но для их установки нередко требуется специальный фундамент. Стальные аналоги лучше противостоят температуре, но если начнут ржаветь, отремонтировать их уже не получится.
При выборе материала следует исходить из того, в какой климатической зоне будет эксплуатироваться оборудование. Если температура не «прыгает», то предпочтение лучше отдать чугунному изделию.
Мощность
Мощность — ключевой параметр, по которому выбирается агрегат.
Существует 2 простые формулы:
- 1 кВт мощности необходим для обогрева 10 м2 площади помещения, с условием, что потолок будет не выше 3 метров. Таким образом, чтобы обогреть жилье размером 200 м2, мощность установки должна быть не менее 20 кВт.
- Учитывается не только объем помещения, но и качество теплоизоляции. Для выражения ее степени рекомендуется пользоваться простыми коэффициентами. При плохом утеплении дома или больших оконных проемах коэффициент будет равен 60. При монтаже качественной теплоизоляции он составит 40. Формула не представляет собой ничего сложного. В качестве примера возьмем помещение без утепления площадью 200 м2 с высотой потолков 2,5 м. Расчет выглядит так: 200 × 2,5 × 60 = 30000 Вт (36 кВт).
Более точной является вторая формула, так как она учитывает энергосбережение.
Объем загрузочной камеры
После того, как будет известна необходимая мощность оборудования, следует определиться с габаритами котла, а именно — объемом топки. От этого зависит, насколько быстро агрегат обогреет помещение.
Для определения полезного объема следует сделать 1 загрузку топлива и понять, какая мощность обогрева получилась при его сгорании. Учитывается также интервал дозагрузки. Определенную роль играет и материал, из которого изготовлена топка. В стальных моделях соотношение будет следующее — от 1,6 до 2,6 л/кВт, в чугунных — от 1,1 до 1,4 л/кВт.
КПД
Это показатель эффективности.
Здесь все зависит от вида котла:
- стандартные — до 76 %;
- универсальные — до 82 %;
- пиролизные — до 85 %;
- пеллетные — до 95 %.
Как видно из списка, самый лучший коэффициент полезного действия будет у пеллетного оборудования. Однако, учитывая эту особенность, нужно понимать, что топливо горит по-разному. Древесина может сжигаться дольше, нежели пеллеты, соответственно тепла будет больше, хоть и с меньшей интенсивностью.
Модели, чей КПД выше, в конечном счете оставляют меньшее количество золы, а значит, и чистить их проще.
Почему дровяной котел порой становится лучшим вариантом?
Безусловно, оптимальным вариантом как по удобству эксплуатации, так и по стоимости энергоносителя, признаны газовые агрегаты. Но, к сожалению, не все населенные пункты страны (и особенно это касается сельской местности) охвачены газификацией. Кроме того, подведение газа к дому, даже при наличии центральной магистрали, является довольно непростой и затратной задачей, связанной с оформлением многочисленных документов. Получение всех разрешений и согласований, составление проекта, а также закупка всего необходимого для подведения индивидуальной газоснабжающей линии потребует немало времени, нервов, денег.
Газовое оборудование для отопления частного дома – увы, не у всех есть возможность воспользоваться его удобством
Электрические отопительные агрегаты, казалось бы, могут быть применены для обогрева любого строения, к которому подведено электричество. Такие котлы просты в монтаже, регулировке и эксплуатации. Однако, их использование тоже имеет свои «подводные камни».
Электрический котел – устанавливается быстро и просто, но расходы на такое отопление далеко не всем по карману.
Например, для установки приборов большой мощности (выше 7÷9 кВт) необходимо проведение трехфазной линии питания. А это – опять походы по инстанциям, составление проекта, его согласование, утверждение и прочие «радости». Еще одним фактором, который нельзя не учитывать, является высокая стоимость электроэнергии, причем, с каждым годом она растет. Поэтому и оплата за отопление с использованием электрического котла может стать неподъемным бременем для бюджета семьи.
Кроме этого, необходимо помнить, что если при аварийной ситуации произойдет отключение электроэнергии, то дом останется не только без света, но и без отопления.
Закономерный вывод – при невозможности использования газа твердотопливный котел более надежен и выгоден при отоплении частного дома. Тем более что отопление жилья дровами на протяжении многих десятилетий является традиционным, так как недостатка в этом топливе нет. Особенно проблем не возникает в регионах, богатых лесными массивами, в которых всегда достаточно сухостоя. Да и закупка готовых дров в масштабе отопительного сезона обойдется куда дешевле, чем оплата электроэнергии.
Именно поэтому, даже установив газовое отопительное оборудование, очень многие хозяева старых домов вовсе не спешат избавляться от печей и каминов, которые поддерживаются в рабочем состоянии «на всякий случай».
Однако, печь — это не тот вариант, который способен обогреть большие площади дома. Поэтому, чтобы добиться комфортных температур, в здании приходилось устанавливать несколько печей, которые протапливались несколько раз в сутки. Конечно же, это не только затруднительно, но и крайне неэкономно.
Твердотопливный котел – современный мощный агрегат, способный обеспечивать теплом весьма крупный жилой дом.
Этот дискомфорт устраняется созданием полноценной системы отопления, работающей от твердотопливного котла длительного горения, позволяющим снабдить весь дом теплом из одного места. В отличие от обычной печи, такие агрегаты способны работать от одной закладки топлива до 12 и даже более часов. Таким образом, подобный котел будет требовать внимания два раза в сутки, когда в топку закладывается необходимое количество дров.
Кстати, существуют также и такие модели твердотопливных агрегатов, которые способны работать на одной закладке топлива и сутки, и более.
Строение одной из моделей твердотопливного котла длительного горения и виды используемого топлива.
Преимуществом твердотопливных котлов является и то, что практически все модели могут работать не только на дровах, но и на других видах твердого топлива. Для этой цели из древесных отходов в промышленных масштабах производятся пеллеты, торфяные брикеты, а также так называемые «евродрова».
В качестве топлива для этих агрегатов используются и некоторые сорта каменного угля, однако, рассчитаны на него не все модели. Поэтому если планируется применять для отопления уголь, то следует выбирать соответствующую модель, изучив ее характеристики при приобретении.
