Особенности твердотопливных котлов с функцией верхнего горения

Конструкция котла с верхней загрузкой

Отопительное оборудование с верхней загрузкой, имеет конструкцию, схожую на свечу. Твердотопливный котел подобного типа имеет вертикально стоящий корпус в форме цилиндра. Вертикальное расположение определено принципом действия агрегата, к тому же корпус в данном устройстве двухслойный, играя роль теплообменника. Между внешней и внутренней стенкой циркулирует сверху вниз котловая вода, получающая тепло в результате горения пиролизного газа.

Принцип действия определяет и место расположения загрузочного камеры. Над ней имеется камера подогрева воздуха, через которую двигает вверх вниз распределитель воздуха. В нижней части аппарата оборудован подзольник, место куда поступает минимальное количество остаточных продуктов горения.

На данный момент производители выпускают твердотопливные приборы длительного горения в двух вариантах исполнения:

• агрегаты, потребляющие дрова и топливные брикеты;
• устройства, работающие на угле, дровах и топливных брикетах.

В большинстве случаев производители заявляют о длительности работы котла от одной загрузки непосредственно в технической документации к отопительному котлу. Как правило, эти сроки варьируются от 24 до 48 часов при работе на дровах и брикетах, до 3-5 суток при загрузке котла углем.

Для справки: Во многом на длительность горения топливного материала оказывает влияние качество топлива. Дрова из твердых пород дерева (береза, дуб, бук, ясень) горят долго, выделяя при этом большое количество тепла. Древесины хвойных пород горит интенсивнее, соответственно срок работы котла на сосновых дровах будет значительно меньше.

Помимо дров, брикетов и угля для работы отопительного прибора этого типа можно использовать вторичные продукты деревообработки. При выборе вида топливного ресурса необходимо учитывать его доступность. Единичная загрузка потребует от вас до 30-50 кг готового топлива. Мощность котла определяет высоту закладки. В разных моделях этот параметр варьируется в пределах 600-1500мм. Что касается мощности, то здесь разлет параметров еще больше. Сегодня выпускаются котлы для автономного отопления мощностью в 8,10,20 и 40 кВт.

Система управления нагревательного прибора с верхней загрузкой

С вопросом, касающимся принципа работы котла и способа загрузки, разобрались. Здесь все понятно и доступно. Как выглядит система управления подобной техникой, рассмотрим далее. В котлах длительного горения основной принцип управления построен на регуляции потока воздуха, поступающего в камеру сгорания. Модели, представляющие собой обычные агрегаты, имеют для регулировки воздушных масс механическое приспособление. Обычная заслонка, имеющая цепной привод, приводится в действие в результате работы термостата. Однако такой способ имеет один критический технический недостаток.

Термостат настроен на определенный температурный режим. При нагреве теплоносителя до определенной температуры заслонка принимает определенное положение, снижая интенсивность горения. Достичь резкого снижения температуры не представляется возможным ввиду большой инерции работающего агрегата. По инерции теплоноситель будет продолжать нагреваться какое-то время, работая на систему отопления.

Аналогичный принцип действия связан и с увеличением температуры подогрева котловой воды. До тех пор пока котел не выйдет на номинальную мощность, температура теплоносителя будет расти очень медленно.

Иначе обстоит ситуация с агрегатами, которые оборудованы вентилятором. Электрический прибор нагнетает воздух в случае необходимости, увеличивая интенсивность горения. За счет нагнетателя воздуха удается снизить инерцию нагревательного оборудования длительного горения. Включением и выключением нагнетателя управляет автоматика, которая оснащена датчиками, фиксирующими малейшие изменения температуры теплоносителя.

При технологической необходимости вентилятор может быть остановлен, оставляя тлеющее топливо на скудном кислородном пайке. Воздух будет поступать в топку естественным путем. Подобная схема позволяет снизить температуру теплоносителя при проскоке, явление, которое вызвано инерционными процессами в работе нагревательного агрегата.

для выхода отопительного котла на нормальный режим работы потребуется от 0,5 до 1 часа. При желании отключить отопление, в работу включается расширительная емкость, подключенная в единый отопительный контур. С помощью бака, компенсируется избыточное тепло, поступающее из остывающего котла. Время для полного остывания твердотопливного котла длительного горения может составлять 2-5 часов.

Топ 5 лучших моделей

В торговой сети сегодня можно найти как сравнительно недорогие и простые отечественные котлоагрегаты, так и полнофункциональные автоматические котлы западных производителей популярных фирм: Stropuva — литовского производителя, Buderus — германская котельная марка, WATTEK — чешский котел ACV — бельгийский производитель котельного оборудования и австрийскую марку Wirbel.

Наиболее популярными производителями российских фирм, выпускающие котлоагрегаты длительного горения являются Магнум, Новосибирской металлообрабатывающей компании, ZOTA, выпускаемого компанией Красноярскэнергокомплект и Теплов Универсал Костромского завода.

Stropuva S 15 U

Небольшой литовский котел с тепловой мощностью 15.0 кВт, способный отопить дом до 150 м2, самый лучший агрегат для теплоснабжения некрупных частных домов. Марка S 15 U обладает универсальностью и способна функционировать на любом твердом топливе.

Лучшие характеристики котла обеспечены при использовании каменного угля, при его загрузке в топочную камеру 217 л, котел способен работать 7 суток с КПД от 86 до 90%, вырабатывая теплоноситель с температурой 75 С.

При работе с дровами нужно использовать только сухие, чтобы препятствовать образованию дегтя на стенках в топке. Котел имеет массу 205 кг и срок эксплуатации более 10 лет.

Цена: 91 500 руб.

Liepsnele L20-U

Литовский котлоагрегат, с более мощной установкой 20.0 кВт, аналог Стропувы, с более совершенными характеристиками и поэтому дорогой комплектацией агрегата. Он имеет самую объемную топку — 320 л, а КПД, практически равным газовому котлу — до 91%. Чугунный теплообменный аппарат обеспечивает срок эксплуатации до 25 лет.

Универсальность по топливу позволяет использовать любое твердое топливо, однако самый длительный период работы на 1 заправке до 7 суток обеспечивается каменным углем. Максимальная температура воды на выходе из котла — 80 С.

Невысокое рабочее давление горячей среды 1,5 атм., допускает использовать его только в отопительных системах с естественным движением теплоносителя.

Цена: 110 000 руб.

Galmet Top

Польский пиролизный котел верхнего горения с тепловой мощностью 20 кВт, для нагрева дома площадью 160-200 м2. Это очень современная универсальная модификация с 100 % уровнем автоматики, умным PID-контроллером, дутьевым электровентилятором и погодозависимой автоматикой.

Температура теплоносителя на выходе 55- 80 С. Отличительная возможность управления двумя отопительными контурами теплый пол + ГВС, а также имеется встроенный насос рециркуляции.

Несмотря на очень качественную тепловую изоляцию, производитель не смог добиться высокого КПД работы котла, он не превышает на угольном топливе — 87%. Теплообменник стальной, поэтому срок службы тоже не большой — 15 лет.

Цена: 89 000 руб.

Неделька КО-60

Очень популярная в России и странах СНГ модель с названием отвечающему за недельный срок работы от одной загрузки, при этом объем камеры не превышает 160 л. Мощность очень высокая для таких габаритов: пиковая 60 кВт, а в режиме длительного горения 25 кВт, управляется автоматикой и может обогреть площадь до 350 м2.

Высочайший КПД — 92 % достигается при использовании качественного угля. Этому также способствует рабочий пульт управления тепловыми процессами котла Prond Proton 405.01 и дутьевой вентилятор WPA X2, для создания наддува котла.

Теплообменный аппарат и корпус агрегата сделаны из очень толстой топочной стали, что увеличивает срок службы, хотя и привело к увеличенному весу в 420 кг.

Цена: 130 000 руб.

Универсал TA-40

Водонагревательный отопительный котел нижнего горения с верхней загрузкой Теплов Универсал 40 кВт Костромского завода, имеет возможность обогревать любые жилые и промышленные помещения до 400м2 с одновременной подготовкой ГВС. Котел по топливу универсальный, способный работать на любом твердом топливе.

В продаже имеются автоматизированная либо энергонезависимая компоновка агрегата. КПД котла не выше 82 % в ручном режиме, при использовании автоматики превышает 85 %.

Программное обеспечение котла способно поддерживать температурный режим в доме на протяжении суток, а также распределять мощность по приоритетам «отопление — ГВС» в 4-х режимах. Цена: 103500 руб.

Принцип работы

При сгорании топлива выделяется тепло, нагревающее воздух в конвекционных трубах. Тот устремляется вверх, попадает в короб и далее распределяется по помещениям. Одновременно конвективный поток втягивает в трубу через нижнее отверстие холодный воздух. Он нагревается, под действием архимедовой силы начинает движение вверх, и цикл повторяется.

По способу сжигания топлива воздухогрейные котлы делятся на следующие виды:

1. Прямого горения.

2. Пиролизные.

3. С принудительной подачей воздуха.

4. Верхнего горения.

5. Пеллетные.

6. Рассчитанные на режим тления.

Первый вариант – это классическая «буржуйка» с небольшими усовершенствованиями.

Принцип работы котла на твердом топливе.

Ее преимуществами являются:

• простая конструкция;

• возможность энергонезависимого исполнения.

Прибор считается малопрактичным из-за существенных недостатков:

• низкого КПД;

• необходимости часто подкладывать дрова.

Топка пиролизного котла состоит из 2 частей. В одной дрова или уголь в условиях нагрева и недостатка воздуха разлагаются на горючие газы, в другой эта смесь сжигается.

Преимущества:

• длительная работа на 1 закладке топлива;

• высокий КПД;

• минимальное количество золы;

• чистый выхлоп.

Недостатки:

• невозможность энергонезависимого исполнения (требуется строго выверенная подача воздуха, управляемая электронным контроллером);

• использование только сухого топлива.

Необходимо отметить и высокую стоимость таких приборов.

Котлы с принудительной подачей воздуха конструктивно схожи с отопителями прямого горения. Разница заключается в том, что кислород нагнетается в топку вентилятором, поэтому в нужный момент доступ ему может быть перекрыт. Таким образом, котел работает в режиме «старт-стоп»: благодаря этой схеме дрова требуется подкладывать реже.

Воздухогрейные твердотопливные агрегаты эффективны в эксплуатации.

Преимущества:

• простая конструкция;

• низкая инерционность.

Недостаток – зависимость от электричества.

У котлов верхнего горения топка ориентирована вертикально. Спереди дверца отсутствует. Топливо загружают сверху, с этой же стороны его поджигают. Воздух подается по телескопическому трубопроводу в зону горения.

Преимущества схемы:

• длительная работа на 1 закладке топлива;

• возможность энергонезависимого исполнения (для дровяного варианта).

Недостатки:

1. Зола прилипает к стенкам.

2. Новая порция загружается только после полного сгорания предыдущей.

Необходимо отметить и большие размеры.

Данный теплогенератор, а также пиролизный и с принудительной подачей воздуха, благодаря способности долго работать на 1 закладке топлива, называют «котлами длительного горения». Периодичность загрузки у некоторых составляет 3 суток.

Котел на пеллетах представляет собой разновидность твердотопливного отопительного оборудования. 

Пеллетные котлы используют в качестве топлива однородные по размеру гранулы, изготовленные путем прессования опилок, жмыха и прочих органических отходов. Материал подается в топку шнековым питателем из бункера.

Преимущества:

• относительно редкое обслуживание;

• регулировка мощности в широких пределах (зависит от скорости подачи пеллет);

• низкая инерционность.

Недостатки:

• энергозависимость;

• отсутствие возможности изготавливать топливо в домашних условиях.

К котлам, рассчитанным на режим тления, относятся приборы марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и т. п.

Отопители сочетают в себе 3 достоинства:

• способность долго работать на 1 закладке топлива;

• энергонезависимость;

• простую конструкцию.

Отопительная конструкция может работать в режиме тления. 

Это вариант для полевых условий, когда отсутствует электроснабжение и ввиду занятости нет возможности часто подкладывать дрова. При помощи заслонки ограничивается поступление воздуха к топливу, и оно вместо горения тлеет, медленно отдавая тепло.

В некоторых моделях, например, марки «Булерьян», дымоход начинается т. н. «экономайзером». Его задача состоит в блокировании тяги при воспламенении топлива (образуется газовая пробка). Этим обеспечивается стабильность режима тления.

Сферы применения: дачный домик, гараж, временные бытовки и производственные помещения в местности с неразвитой инфраструктурой.

Обогревать таким теплогенератором благоустроенное жилище нецелесообразно из-за существенных недостатков:

• низкого КПД;

• большого количества дыма;

• обильного образования конденсата, представляющего собой едкий кислотный коктейль.

Особенности эксплуатации древесных котлов с длительным горением

Длительность горения одной закладки дров, составляет от 8 до 24 часов. Период автономной работы зависит от нескольких факторов:

1. Тип котла.
2. Качество топлива.
3. Правильная эксплуатация.

Научиться правильно топить котел, намного легче, чем может показаться на первый взгляд. Во время растопки и дальнейшей эксплуатации, придерживаются требований, указанных производителем в технической документации. После нескольких топок, процесс становится привычным.

Как добиться длительного горения дров

Добиться длительного горения дров можно, тщательно соблюдая рекомендации производителя:

• Дрова разжигают при полностью открытой заслонке.
• В режим длительного горения, котел переводят только после достижения температуры 600°С.
• Влажность дров не должна превышать 20%. Топить хвойными породами дерева не рекомендуется.

Нарушения правил эксплуатации приводит к тому, что от дров в котле образуется смола. Чаще всего, не соблюдают следующие условия:

• Минимальная температура теплоносителя на выходе не должна опускаться ниже 65°С.
• Правильно топить котел дровами твердых пород: осиной, буком, акацией, дубом и т.д.
• Высокая влажность дров приводит к обильному выделению смолы.

Правильная эксплуатация котлов длительного горения, продлевает срок службы техники и увеличивает теплоотдачу.

Как правильно загружать дрова

Розжиг выполняют исключительно сухими лучинками. Использовать бензин или керосин, для растопки дров, запрещается. Время от времени, рекомендуется использовать специальные химические брикеты, удаляющие смолянистые отложения на стенках.

Сколько надо дров на зимний сезон

Устройство котла длительного горения, позволяет экономить на топливе, приблизительно 15-30%, в зависимости от выбранной модели. Примерный расход дров высчитывается следующим образом:

• Принято считать, что для обогрева каждых 100 м², потребуется 3 Гкал/мес.
• При сжигании килограмма дров, выделяется 3200 ккал.
• Чтобы получить 1 Гкал, котлы длительного горения сжигают 312 кг дров.
• Для получения 3 Гкал, потребуется приблизительно тонна древесины.

В течение отопительного сезона, для обогрева дома на 100 м², нужно 7-8 тонн дров.

Правила и нормы установки дровяного котла продолжительного горения

Установка котла длительного горения проводится с соблюдением норм, распространяющихся на все котлы, работающие на дровах. Во время проведения монтажных работ, учитывают существующие требования ППБ и СНиП:

• Монтаж выполняют на прочном негорючем основании. Стены и пол облицовывают негорючими строительными материалами.
• Дымоход проводят с соблюдением противопожарных разделок. В месте примыкания к стене из горючего материала, прокладывают огнестойкий утеплитель. Материал облицовывают стальным листом.

Водяное отопление от котла на дровах длительного горения, подключают к специальным отводам, находящимся на корпусе котла. В инструкции подробно указывается, какой патрубок идет на подачу и обратку водяного контура.

Котел с производительностью более 40 кВт, устанавливается в отдельной комнате.
Энергозависимые котлы подключают к электроснабжению через стабилизатор и источник бесперебойного питания. Обязательно используют автоматы. Подключение выполняют напрямую от щитовой.

В помещении, используемой под котельную, обязательно наличие приточно-вытяжной вентиляции и естественного освещения. При необходимости, допускается размещение котла в подвале.

Основные виды

Существует 3 типа продолжительно работающих котлов. У каждого есть свои достоинства и недостатки.

Пиролизный котел длительного горения

Эти установки имеют ряд преимуществ:

1. КПД до 94%.
2. Практически полное сгорание топлива и, как следствие, чистый выхлоп и отсутствие золы.
3. Возможность регулирования — как у газовых аналогов.

В пиролизном котле длительного горения происходит полное сгорание топлива.

Время работы на 1 закладке топлива составляет 12 часов.

Недостатками являются:

1. Высокая стоимость.
2. Ограничения по влажности дров — не более 12-20%.
3. Энергозависимость — для пиролизного горения требуется управляемая подача воздуха, осуществляемая работающими на электричестве вентиляторами и контроллером.

С принципом верхнего горения

Такой прибор имеет форму цилиндра высотой до 1,7-1,9 м. Его особенности:

1. Объем закладки увеличен до 160-200 л.
2. Ее поджигают сверху.
3. Воздух подается строго в зону пламени.

Для подачи кислорода имеется телескопическая трубка с распределителем на конце. Тот лежит на топливе и по мере его прогорания под собственным весом опускается вниз. Трубка при этом вытягивается.

Достоинства теплогенераторов верхнего горения:

1. Продолжительная работа на 1 закладке — до 36 часов на древесном топливе и до 5 суток на угле.
2. Для дровяных моделей — энергонезависимость.

Котел твердотопливный верхнего горения имеет форму цилиндра.

Угольные установки оснащают вентилятором наддува и подключают к электричеству: воздуха, поступающего в результате естественной тяги, не хватает для полного сгорания материала. КПД этих приборов составляет 82-85%.

Пеллетные

В этих агрегатах используют традиционное горение. Но они работают на особом топливе, которое можно подавать в топку автоматически с помощью шнекового питателя. Это пеллеты — плотные однотипные гранулы, полученные путем прессования растительного сырья:

• опилок;
• торфа;
• соломы, лузги подсолнечника и прочих сельскохозяйственных отходов.

Достоинства приборов:

1. Работа без участия человека неделю и более. Продолжительность зависит от объема бункера.
2. Возможность регулирования мощности без потери КПД. За счет уменьшения скорости подачи горючего производительность получается снизить до 25% номинальной.
3. Нулевая тепловая инерционность. Мощность регулируется быстро, в аварийной ситуации котел можно потушить за несколько секунд.
4. Высокий КПД. Находится в диапазоне 91-94%.

Недостатки:

1. Стоит дорого.
2. Нужна специальная пеллетная горелка.
3. Топливо стоит в 1,5 раза дороже древесины, его нельзя изготовить самому в домашних условиях.
4. Котел нуждается в электроснабжении.

Пеллетные котлы используют традиционное горение.

Обслуживание

Ремонт и обслуживание паровых котельных выполняется в соответствии с законодательными нормами и рекомендациями заводов-изготовителей промышленных паровых котлов, строго по отраслевым и производственным инструкцияма, а также согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Техобслуживание ПК в общем случае включает следующие виды работ:

1. Плановые осмотры работоспособности котельного оборудования, по графику.
2. Определение нарушений работы котла: перегревы, возгорания, засорения.
3. Устранение нарушений правил пожарной безопасностм и условий препятствующих безопасной эксплуатации.
4. Проверка целостности парогазовых систем с последующим устранением неисправностей в арматуре.
5. Проверка питательной системы котлоагрегата.
6. Проверка плотности газовоздушного тракта и отсутствие несистемных шумов в топке.
7. Профосмотр и проверка вспомогательного оборудования.
8. Проверка работы КИП и А, дифманометров, систем безопасности и аварийной сигнализации.
9. Контроль за работой насосов, дымососов, вентиляторов и проверка их блоков управления.
10. Проверка работы электрооборудования и автоматики защиты.
11. Проверка работы гарнитуры котла.
12. Проверка работы водоподготовительных устройств и деаэратора паровой котельной.

Российский рынок имеет достаточно предложений, как от отечественных, так и от зарубежных производителей современных паровых котлов, выбор определяется техническим заданием на проектирование, чтобы специалисты смогли подобрать оптимальные варианты оборудования.

Отопление солнцем

Преобразовать солнечную энергию в тепловую можно только в случае, если над крышей вашего дома солнце светить часто и подолгу. К сожалению 80% территорий России к этому отношения не имеют. Впрочем, даже в теплом климате полагаться только на солнечное отопление нельзя, обязательно нужен резервный источник.

Принцип работы

На месте «под солнцем» устанавливают поглощающие свет батареи, которые перерабатывают солнечную энергию сразу в тепловую, а затем передают теплоносителю. Есть два вида солнечных коллекторов — вакуумные и плоские. Вакуумные считаются наиболее эффективными и экономичными. Использование энергии солнца — это достижение науки.

Особенности установки

Воздухогрейный котел размещают на бетонном полу или несгораемой подставке. Последняя выступает за контуры прибора на 300 мм в каждую сторону.

 Установка котла осуществляется в помещении в процессе строительства здания. 

Для массивного изделия мощностью свыше 50 кВт сооружается фундамент, не связанный с конструкциями здания, в т.ч. полом.

Минимальное расстояние до стены – 1 м. Если она покрыта огнестойкой штукатуркой (вермикулитовой и т.п.) с толщиной слоя от 25 мм, дистанцию допускается сократить до 0,8 м.

Деревянный пол перед топочной дверцей в радиусе 1,2 м закрывают несгораемым настилом – стальным листом толщиной от 1,5 мм на подкладке из базальтового картона.

Для котлов марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и прочих, ориентированных на режим тления, предпочтителен наружный дымоход. В этом случае вредные испарения конденсата, образующегося в больших количествах, не будут попадать в помещение.

Выбор котла длительного горения

При выборе любого отопительного прибора нужно учитывать множество факторов. Прежде всего, это касается мощности, поэтому необходимо заранее рассчитать, каким показателем должен обладать котел, чтобы эффективно отапливать помещение конкретной площади. Большое значение имеет и КПД прибора.

Затем необходимо определиться с материалом, из которого должен быть изготовлен котел. Чаще всего выбирают стальные и чугунные приборы. От материала зависит вес, принцип отопления и мощность устройства.

Перед покупкой прибора нужно убедиться в том, что имеется достаточно свободного пространства для того, чтобы расположить его и хранить запасы топлива. Установка дровяного котла отличается в зависимости от конструкции и завода-производителя. После выбора прибора стоит внимательно его осмотреть, чтобы при наличии дефектов выявить их сразу, а не в процессе эксплуатации. Чтобы котел прослужил долго и эффективно работал, необходимо соблюдать все рекомендации по эксплуатации. Кроме того, нужно использовать только сухое топливо, поскольку влага не только снижает количество выделяемого тепла, но и уменьшает эксплуатационный срок отопительного прибора.