Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Интересен тот факт, что твердое топливо так и не ушло со сцены отопления, как это прогнозировали в недавнем прошлом. Ведь раньше считалось, что дрова и уголь свои позиции сдадут электричеству и газу, что и произошло. Но время показало – рано радовались. И вот уже сегодня во многих загородных поселках стали возводить большие дома с водяной отопительной системой, где требуется эффективно работающий и экономичный котел. Еще совсем недавно об этом говорить в отношении твердотопливных агрегатов не приходилось, но это уже в прошлом. Потому что изменился принцип работы твердотопливного котла. О нем и поговорим в этой статье.

Типы котлов

Начнем именно с типов, потому что они определяют принцип работы. Здесь всего лишь два варианта:

1. Классические котлы.
2. Пиролизные.

Классические

Это совершенно простая конструкция, в топке которой происходит сжигание твердого топлива, за счет чего и производит нагрев теплоносителя. Сразу же оговоримся, что в твердотопливных котлах используется другая схема нагрева воды, чем, скажем, в газовых или электрических приборах, где устанавливается теплообменник трубного типа. Здесь же используется конструкция, которая носит название водяная рубашка. То есть, топка состоит из двух стенок, между которыми и циркулирует теплоноситель.

Сгорая, топливо нагревает стенки топки (они или чугунные, или стальные), а через них уже нагревается и сама вода. В принципе, устройство классического твердотопливного котла не очень сложное. Но у него есть несколько недостатков:

• Слишком низкий коэффициент полезного действия.
• Большой расход топлива.
• Неудобство эксплуатации в плане настройки и поддержания заданных теплотехнических параметров.

Все это в свое время сказалось на низкой популярности агрегатов данного типа. Поэтому такие котлы хоть и присутствовали на рынке, но раскупались слабо. Поэтому производителям пришлось искать конструктивные решения, чтобы повысить КПД и снизить расход используемого топлива.

Модельный ряд

Пиролизные

Итак, выход был найден – это котлы, в которых используется процесс пиролиза. Что это такое? Это выделение из твердого топлива в процессе сгорания так называемых топочных (пиролизных) газов, которые обогащаются кислородом и сжигаются в дополнительной топке.

В процессе пиролиза есть один немаловажный нюанс, который и определяет его эффективность. Это небольшое количество кислорода, которого хватает поддерживать в зоне горения не пламя, а процесс тления. Именно таким образом можно выделить те самые топочные газы. Но сами газы просто так гореть не будут, их необходимо обогатить кислородом, чтобы получилась воздушно-газовая смесь. Так вот она и будет хорошо гореть, и при этом выделять большое количество тепловой энергии.

Внимание! Коэффициент полезного действия котлов пиролизного типа достигает уровня 90%. Если сравнивать с классическим вариантом, у которого КПД равен 65%, это значительный скачок и в плане эффективной работы, и в плане экономии топлива.

Устройство пиролизного котла

Об экономии топлива хотелось бы сказать более конкретно. Представьте себе обычный классический котел, куда закладываются, к примеру, дрова. Конечно, все зависит от мощности агрегата, но все же такая закладка сгорает в среднем за 4-5 часов. Владельцу такого котла придется несколько раз в день чистить прибор и «кормить» его дровами. Сложно и очень неудобно.

Так вот, пиролизные котлы позволяют экономить топливо в несколько раз. Да и закладку можно проводить раз в сутки или в несколько дней один раз, если в качестве топлива используется уголь. Правда, так работают не все пиролизные установки, а только так называемые отопительные агрегаты длительного горения.

Котел длительного горения

Котлы длительного горения

Давайте рассмотрим схему твердотопливного котла длительного горения и определимся с принципом его работы.

• Во-первых, горение внутри топки происходит сверху вниз, что позволяет проводить процесс горения медленно, не захватывая новые слои топлива.
• Во-вторых, все происходит в закрытой камере, куда проникает мало свежего воздуха извне. Как такового горения не происходит, топливо просто медленно тлеет, выделяя топочные газы.
• В-третьих, пиролизные газы поднимаются вверх ко второй топке через соединительный патрубок, в котором сделаны отверстия. Через них поступает кислород, который смешивается с газами, образуя горючую смесь.
• В-четвертых, эта смесь поступает во вторую топку, где и сгорает.

В конструкции твердотопливных котлов длительного горения топки могут располагаться не только друг над другом, но и в соседних частях в горизонтальной плоскости. Это не принципиальная схема. Кстати, вот снизу фото такого котла.

Пиролизный котел длительного горения

Что сегодня предлагают производители? В принципе, на рынке котлов этой марки много. Они имеют различные конструкции, но принцип работы у них один и тот же. К примеру, очень популярные чешские котлы, изготовленные из чугуна, российские стальные модели, которые в последнее время потеснили конкурентов своей ценой, прибалтийская марка «Стропува». Каждый потребитель для себя найдет агрегат, соответствующий его требованием и по технологии, и по конструктивным особенностям.

Пару слов о «Стропува». Неплохой аппарат, с высоким КПД, практически автоматизированный. Но у него один недостаток – сложность чистки зольника и камеры сгорания, неудобство закладки дров или угля. Хотя длительность горения одной закладки достаточно большая: дрова до трех суток, уголь до семи.

Принцип и схема работы твердотопливного котла

Конструктивные разновидности систем

Если не брать во внимание традиционные печи на твердом топливе, необходимо констатировать, что разновидностей видов твердотопливных устройств немного. Они подразделяются на агрегаты с ручной либо автоматической загрузкой топлива. Более интересны конструктивные отличия, которые учитывают разные принципы горения сырья. Например, котлы с ручной загрузкой (которая относительно твердого топлива – процесс довольно грязный и трудоемкий) постепенно выделили из своей среды два вида агрегатов, где загрузочный период стал значительно длиннее, а КПД агрегатов существенно возрос. Это – пиролизные котлы, а также котлы длительного горения.

Принцип работы пиролизного котла состоит в том, что в его топочную камеру воздух подается с некоторым, некритичным для стабильности процесса горения, недостатком. В результате углерод, содержащийся в топливе, окисляется кислородом не до обычной двуокиси углерода СО2, а до окиси СО. Последняя является основным компонентом генераторного газа, который, несмотря на свою сравнительно низкую теплотворную способность (по сравнению с природным газом), при горении выделяет достаточно дополнительного тепла.

Агрегаты длительного горения, разработанные литовским инженером Э. Штрупайтисом и производимые торговой маркой Stropuva (Латвия), реализуют принципиально иную последовательность сгорания твердого топлива, чем обычные котлы. Работающие как на дровах, так и на угле, такие устройства отличаются еще большими интервалами между загрузкой, что очень удобно для эксплуатации.

Реализация принципа пиролиза

Как работает твердотопливный котел пиролизного типа? Ввиду токсичности СО (бытовым потребителям он знаком как угарный газ), устройства контроля за процессом горения разрабатываются особенно тщательно. Конструктивно такой агрегат состоит из:

• газифицирующей (или верхней) камеры;
• нижней топочной камеры;
• разделительных колосников;
• дымососа;
• корпуса с дверцей и контрольно-измерительной панели.

Запуск и работа твердотопливного котла пиролизного типа производятся в следующей последовательности.

1. Дрова загружаются на колосниковую решетку.
2. Производится поджиг дров, после чего дверца закрывается.
3. Открывается заслонка дымососа, за счет разницы давлений в верхнюю камеру начинает поступать воздух.
4. Выделяющийся при сгорании с недостатком воздуха генераторный газ – тяжелее воздуха, поэтому он опускается в нижнюю топку, где начинает гореть.
5. Вследствие постоянной циркуляции воздуха процесс горения в нижней и верхней топках стабилизируется. Остается только контролировать устойчивость процесса верхнего дутья и количество топлива в верхней топке, а также периодически удалять золу из нижней топочной камеры.

Преимущества пиролизных котлов:

1. Используя механический регулятор подачи воздуха, можно увеличивать время между загрузками от 8 часов и более. Диапазон определяется габаритами устройства; наиболее известные агрегаты такого типа, от торговой марки Ziehbart допускают интервалы между загрузками в 18 часов. Это существенно повышает удобство эксплуатации данного вида оборудования.
2. Существенно снижается количество образуемой золы, поскольку процесс сжигания в данном оборудовании производится практически полностью.
3. В связи с более полным сгоранием заметно снижаются и выбросы дыма в окружающую среду, что делает пиролизные устройства достаточно экологичными.

Останавливаясь на агрегатах пиролизного исполнения, следует отметить, что для их надежной эксплуатации пригодно сырье только с пониженной влажностью. В противном случае конденсат, откладываясь на внутренних поверхностях, не только нарушит стабильность процесса пиролиза, но и приведет к ускоренному износу металлических деталей оборудования. Наиболее современные конструкции пиролизных котлов все-таки снабжаются электронными, а не механическими регуляторами дутья, в связи с чем потребуется источник электроэнергии (хотя бы генератор).

Принцип и схема

Принципиально схема работы твердотопливного котла состоит из следующих узлов.

1. Наружный цилиндр, являющийся одновременно и корпусом.
2. Внутренний цилиндр, размещенный коаксиально первому (зазор между ними определяет количество одновременно нагреваемой воды).
3. Топка, находящаяся в нижней части внутреннего цилиндра.
4. Телескопический распределитель, который, при своем периодическом перемещении вниз, инициирует горение очередного слоя топлива.
5. Система воздухоподводящих и воздухоотводящих труб.
6. Автомат переключения вида используемого горючих материалов.
7. Контрольно-регулирующая и измерительная аппаратура.

Последовательность функционирования котла длительного горения заключается в следующем.

1. В нижнюю часть внутреннего цилиндра закладывается большой объем топлива (зависит от типоразмера оборудования).
2. Переключателем устанавливается вид топлива (дрова или уголь/торф/пеллеты), после чего открывается заслонка подачи воздуха, и выполняется поджиг.
3. По мере прогорания очередного слоя воронкообразный распределитель продвигается вниз, осуществляя при этом подачу воздуха, необходимого для устойчивого горения.
4. Образующиеся дымовые газы удаляются через дымоход.

Преимущества котлов длительного горения:

• интервал между загрузками увеличивается до нескольких суток;
• постоянство условий горения, следовательно, и стабильная температура теплоносителя;
• высокая экономичность работы;
• комфортность обслуживания агрегата.

Ориентируясь на применение твердотопливного котла длительного горения, следует учесть, что высотный габарит такого агрегата намного больше, чем у отопительного оборудования традиционного исполнения. Существенно выше также стоимость и требования как к самому агрегату, так и к топливу, на котором предполагается его использование.

Работа твердотопливного котла показана на видео. Это поможет уяснить некоторые нюансы установки и использования данного вида отопительного оборудования. Для легкости выбора можно рассмотреть сравнение эффективности некоторых современных видов твердотопливных котлов.

Котлы отопления на твердом топливе: идеальное решение

Твердотопливный котел: внутреннее устройство и принцип работы

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

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

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

Рабочие фазы твердотопливного котла

В работе агрегата выделяется три этапа — начало горения (розжиг топлива), рабочая фаза (прогрев теплоносителя), завершение работы (прогорание топлива). После прогорания топлива аппарат не заканчивает работу. Топка заправляется новым количеством дров, угля или пеллет. Рабочий цикл начинается заново. Твердотопливные агрегаты оберегаются от резких перепадов температуры — необходимо вовремя возобновлять рабочий цикл.

Начало горения или розжиг топлива

Закладка топлива в специальную камеру и розжиг производятся вручную. Для розжига нельзя применять специальные жидкости. Для моделей, где имеется конструктивная возможность, дальнейшая подача топлива производится автоматически. По этому принципу работает автоматический твердотопливный котел.

За 10 минут температура топлива достигает 600°С. Одновременно с этим процессом идет прогрев теплообменника, через который энергия горения передается сначала трубам, а затем теплоносителю. Выделяется ряд опасностей на этапе розжига:

• Тепловой удар по системе отопления
• Тепловой удар по теплообменнику
• Закипание жидкого теплоносителя при маленькой скорости циркуляции
• Повреждение пластиковых труб

Чтобы избежать негативного воздействия на отопительную систему в момент розжига топлива, необходимо понимать устройство твердотопливного котла, соблюдать нормы закладки топлива, знать особенности циркуляции теплоносителя.

Рабочая фаза или прогрев теплоносителя

Для аппаратов, которые функционируют на разных видах топлива, температура в топке колеблется в интервале 1000—1300°С. На втором этапе происходит полный прогрев теплоносителя, который начинает отдавать тепло окружающему пространству. Здесь существует опасность перегреть теплоноситель и полностью агрегат. При необходимости используется охлаждение. Для контроля устанавливается регулятор температуры для котла отопления в пределах 65-90°С.

Завершение работы или прогорание топлива

На этапе прогорания топлива в отопительном агрегате начинается обратный процесс — остывание. Температура опускается до 400°С, формируются тлеющие угли. Одновременно снижается степень нагрева теплоносителя и воздуха в помещении. Нельзя допускать переохлаждения котла, потому что резкий рост температуры на новом цикле работы спровоцирует повышенный износ отопительного аппарата. Если используются автоматические котлы, то перепады температуры в них при начале очередного цикла сведены к минимуму.

Устройство агрегатов на твердом топливе

От понимания принципов работы твердотопливных агрегатов зависит эффективность и безопасность их использования.

Перед началом использования котла внимательно изучите устройство агрегата и инструкцию по его применению от розжига до новой закладки топлива и чистки.

Твердотопливные бытовые котлы комплектуются рядом стандартных модулей. Их устройство немного отличается от принципа сжигания горючих материалов. Все части агрегата объединены общим корпусом, из которого выводится дымоход.

Топочный отсек

Топливо закладывается в специальную камеру, где происходит его сгорание. Отсек оснащен дверцей.

Колосники

Решетка, на которую кладется топливо. Через нее после сгорания остатки ссыпаются в специальный ящик. Решетка изготавливается из серого чугуна — сплав железа с графитом обладает повышенной теплокоррозийностью. Через колосники поступает воздух, который поддерживает горение. Древесный или угольный котел длительного горения не имеет подачи воздуха через решетку — в этих агрегатах воздух нагнетается сверху.

Зольник

Ящик, в который попадают отходы после сгорания топлива. Зола вынимается из емкости вручную.

Очистительные отверстия

Через них проводятся работы по очищению аппарата. Если применяется высококачественное твёрдое топливо для котлов, то процедура осуществляет 1 раз в пару-тройку недель. Низкокачественное топливо, например, стружка требует еженедельной очистки. Используются скребки и проволочные щетки.

Теплообменник

Изготавливается из стали или чугуна. Срок службы достигает 20 лет. Через теплообменник осуществляется передача тепловой энергии теплоносителю. Обычно выполняется в форме бочки, через которую пропускают трубы. Для чугунного теплообменника температура теплоносителя поддерживается на уровне 50°С, для стального — 65°С.

Терморегулятор

Внешний вид и принцип работы зависит от вида системы. В энергонезависимых моделях используется механический терморегулятор на металлической цепи, который, нагреваясь или охлаждаясь, меняет положение заслонки тяги. В энергозависимом агрегате управление осуществляется электронным контроллером.

Система охлаждения

Зависит от вида аппарата. Змеевик устанавливается либо внутри агрегата, доступ холодной воды регулируется открытием термостатического крана. Второй вид системы охлаждения — принудительный, когда горячая вода отводится в канализацию и заливается холодная.

Дымоход

Котлы на твёрдом топливе оснащаются дымоходом, к организации которого предъявляется ряд требований:

1. Минимальная высота — 4 м
2. Диаметр — 180 мм
3. Для потери тепла дымоход утепляется, гильзуется или используются сэндвич-трубы
4. Материал, из которого сделан дымоход, выбирается устойчивым к высоким температурам и коррозии

Дымоход, не отвечающий стандартам изготовления или установки, становится источником нестабильной тяги.

Разновидности твердотопливных систем

Древесные или угольные котлы для дома дополнительно классифицируются по следующим показателям:

• Материал изготовления
• Тип обогрева
• Количество контуров
• Необходимость подключения к электричеству
• Способ сжигания топлива

При выборе котла учитывайте все особенности конкретного агрегата — рационально используемое твердотопливное отопление экономит деньги, повышает КПД системы, снижает износ.

Материал изготовления

Для производства отопительных аппаратов используется сталь или чугун. Каждый из материалов обладает определенными достоинствами и недостатками.

Стальной древесный или угольный котёл отличается следующими преимуществами:

• Устойчивость к перегреву
• Дверца загрузочной камеры снабжена водоохлаждающим контуром
• Змеевик для охлаждения установлен внутри и снабжен термостатическим краном для подачи холодной воды в случае перегрева
• Поворотные колосники снабжены механическим управлением, что позволяет не открывать дверцу для чистки

Главный недостаток агрегатов в том, что отопительные котлы из стали являются сварными конструкциями. Места швов — это слабые элементы системы. Второй минус — пониженная антикоррозийная устойчивость.

Преимущества чугунного аппарата:

• Конструкция собирается вручную, все элементы стянуты между собой шпильками
• Не боится коррозии
• Имеет повышенную теплоотдачу

Из недостатков чугунных конструкций выделяется хрупкость, несовершенная система охлаждения, когда горячая вода спускается в канализацию, механическая чистка. Чугунные котлы отопления на твердом топливе оснащаются дверцей, которая имеет теплоизоляционную прослойку.

Тип обогрева

Воздушный аппарат работает как печка — нагрев помещения происходит от корпуса агрегата. Водогрейный котел на твердом топливе подключен к системе труб и радиаторов, по которым течет нагретая вода.

Количество контуров

Одноконтурный агрегат используется для отопления помещения. Горячее водоснабжение организуется при подключении бойлера, что ведет к дополнительным расходам. Двухконтурный котел отопления на твердом топливе одновременно греет дом и снабжает его горячей водой.

Подключение к электричеству

Модели, которые не нуждаются в электричестве, называются энергонезависимыми. Терморегулятор для котла такого типа имеет механическую систему управления. Системы, работа которых регулируется электронными датчиками, являются энергозависимыми. Для их работы нужны электричество или генератор.

Сжигания топлива

Топливо для твердотопливных котлов сжигается по-разному. Это зависит от устройства агрегата. Выделяются следующие виды твердотопливных котлов:

1. Классические
2. Пиролизные
3. Тлеющего типа или твердотопливный котёл длительного горения
4. Пеллетные

Классический котел

Имеет одну камеру сжигания большого объема. Для топлива используется уголь для котлов, дерево, стружка. Поддув воздуха для горения осуществляется через колосники. Загрузка топлива происходит 2-6 раз в день, при этом КПД котла невелик — большие потери тепла являются основным недостатком таких моделей. Из преимуществ выделяются простота конструкции и демократичная стоимость.

Пиролизный котел

Состоит из двух камер, которые располагаются друг над другом. В верхнем отсеке сжигается и предварительно просушивается топливо, в нижнем происходит горение древесного газа. Допускается использование топлива с влажностью 50%, диаметр дров достигает 30 см. Загрузка пиролизных котлов и чистка происходит в два раза реже, чем классических. Топливо сжигается практически полностью, КПД возрастает до 92%. Расход угля в твердотопливном котле или дров зависит от следующих факторов:

• Площадь помещения
• Теплопотери помещения
• Качество топлива
• Климатическая зона

Расход просушенной древесины на 100 м2 достигает 900 кг/месяц, угля — 620 кг/месяц. Закладка топлива происходит 2 раза в сутки. Угольный котел с автоматической подачей топлива максимально удобен в эксплуатации. Загружать древесину без участия человека пока еще невозможно.

Из недостатков выделяется высокая стоимость и необходимость подключения к электричеству для работы электронной системы управления котла.

Котлы длительного горения

Имеют большую камеру для сжигания топлива. Объем достигает 100 литров. Устройство твердотопливного котла длительного горения позволяет закладывать уголь один раз в 4-5 дней, а дрова — раз в сутки. Топливо прогорает медленно, потому что сжигается сверху вниз. КПД котла равно 90%, так как быстрое горение замещается тлением. Уголь для котлов тлеющей конструкции используется высокого качества и отсортированный по размеру. Влажность древесины не превышает 20%. Агрегаты способны работать на любом виде топлива, но максимально эффективным будет либо уголь, либо древесина. Это зависит от конкретной модели.

Котел на угле длительного горения имеет следующие преимущества:

1. Экономичность, эффективность, надежность
2. Автоматизация процесса отопления
3. Безопасность, простота использования
4. Низкий уровень шума

К недостаткам относятся высокая стоимость, большие габариты, необходимость подключения к электричеству.

Пеллетные котлы

В принципе работы котла лежит сжигание спрессованных отходов, которые остаются после деревообработки. Топливо выпускается в виде гранул без использования химикатов для склеивания, считается экологически чистым. Пеллетная система оснащена загрузочным бункером для автоматической подачи топлива. Время работы зависит от вида котла и пеллет, находится в пределах 3-7 суток. КПД котла составляет 95%. Из недостатков выделяется энергозависимость.

Установка твердотопливных котлов

Чтобы подключить котел на твердом топливе, необходимо правильно установить агрегат и соединить его с дымоходом. Выполнение следующих требований позволит сделать это безопасно:

1. Любые поверхности находятся на расстоянии 20 см от стенок котла
2. Под агрегат монтируется негорючая подставка, если пол сделан из горючих материалов
3. Пол перед загрузочной камерой закрывается негорючим материалом на 30 см

Краткие итоги

Котлы на твердом топливе используются как автономные источники отопления или резервные. Возможна установка агрегата вместе с электрическим или газовым котлом одновременно для эффективного использования ресурсов. Чтобы выбрать вид твердотопливной системы, учитываются наличие электричества и его стабильная подача, регион проживания, площадь помещения и теплоизоляция. Обязательно берется во внимание распространенность топлива, которое используется для котла, в конкретной местности. Классические котлы просты в использовании, энергонезависимы. Надежный агрегат имеет низкий КПД. Пиролизные, тлеющие, пеллетные агрегаты имеют высокие КПД, надежность и стоимость.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Достоинства и недостатки

В арсенале твердотопливных котлов длительного горения имеется ряд положительных качеств, которые делают такое приобретение крайне выгодным:

1. Высокий КПД. Топливные котлы длительного горения отличаются от обычных печей достаточно высоким КПД, который у отдельных моделей может достигать 95% – а этот показатель вполне сравним с эффективностью работы газовых отопительных котлов. Такая эффективность достигается за счет теплообменников и использования в качестве основного топлива пиролизного газа.
2. Экологичность. Все модели твердотопливных котлов длительного горения выбрасывают в воздух только водяной пар и углекислый газ, которые не причиняют никакого вреда окружающей среде.
3. Небольшая стоимость топлива, его доступность и автономность отопления. Работающие на дровах твердотопливные котлы длительного горения, не зависят от наличия газовых магистралей, а некоторые из них – еще и от электричества. Само по себе твердое топливо обходится не очень дорого, а отсутствие необходимости в согласовании отопительного оборудования делает твердотопливный котел очень выгодным приобретением.
4. Возможность обеспечения горячей водой. В некоторых моделях котлов присутствуют встроенные контуры, необходимые для создания горячего водоснабжения. Даже если такой контур отсутствует, всегда можно докупить отдельный бойлер и подключить его к котлу.
5. Долговечность и простота обслуживания. Правильно установленный котел отопления длительного горения на твердом топливе, который используется в соответствии с правилами эксплуатации, вполне может прослужить несколько десятков лет без каких-либо нареканий.

Из недостатков можно выделить следующие качества:

1. Необходимость пополнения топливных запасов. Это самый заметный минус всех твердотопливных котлов – сколько бы времени не требовалось на прогорание одной партии топлива, рано или поздно придется закладывать следующую. Кроме того, для нормальной работы котла требуется иметь запас топлива, который может храниться только в специально оборудованном месте.
2. Необходимость регулярной чистки. Обязательным пунктом в любой инструкции по эксплуатации твердотопливного котла является периодическая очистка котла от золы и сажи.
3. Требовательность к месту установки. Твердотопливным отопительным котлам нужно отдельное помещение и хороший фундамент. Кроме того, в помещении должна быть нормальная вентиляция.

Твердотопливные котлы длительного горения – это один из лучших вариантов автономных отопительных устройств для частных и загородных домов. Зная их достоинства и учитывая недостатки, можно сделать выводы об актуальности приобретения данных устройств и их эксплуатации.

Классификация

Котлы имеют отличия по расположению камер для дожигания газов:

• с верхним расположением;
• с нижним расположением.

Котлы с верхней камерой более громоздкие, требуется больше материала для сборки дымоотвода. Зато чистить их придётся намного реже, ведь частицы от сгоревшего топлива не попадают в камеру для дожигания газов.

В котлах с нижним расположением секции топливо располагается в верхней части, а газы выводятся в нижнюю, и там догорают. Это удобно, но придётся часто удалять мелкие дровяные частицы из камеры утилизации газов.

По энергозависимости котлы бывают:

• без применения электричества: котлы с естественной тягой;
• с принудительной тягой.

Энергонезависимые котлы подразумевают включение в конструкцию высокого дымохода (не менее 5–6 метров) для увеличения тяги и обеспечения достаточного разрежения в отсеке сгорания.

Эффективность обогрева у таких котлов будет несколько ниже, чем у котлов с принудительной тягой.

Устройства с принудительным поддувом оснащаются одним или двумя вентиляторами, которые могут работать в режиме нагнетания воздуха или откачки сгоревших газов.

В некоторых моделях котлов применяется комбинированный способ с участием нагнетающих и отсасывающих газ устройств для увеличения мощности.

Справка! Механизмы, откачивающие отработанные газы, изготавливаются из особых жаропрочных (аустенитных) сплавов, их стоимость значительно выше, чем у нагнетающих вентиляторов.

По способу обогрева:

• Водяного обогрева — к теплообменнику котла подключаются водяные трубопроводы, по которым нагретая рабочая жидкость разносится по различным помещениям.
• Воздушного обогрева — вместо воды используется воздух, получающий тепло посредством того же теплообменника и распространяемый по воздухопроводам. Эффективность ниже, чем у водяного способа, применяется на производственных площадках, складах.

Фото 1. Пиролизный котел с теплообменником, предназначен для водяного обогрева, работает на дровах.

Чертеж: общий вид, рабочий процесс

Вариантов исполнения пиролизного котла много. Наипростейший вид по чертежу устроен таким образом.

• Камера сгорания котла.
• Отсек газификации.
• Секция дожигания газов.
• Колосниковые решётки.
• Теплообменник (входной/выходной патрубки).
• Трубопровод отвода газов (дымоход).
• Отверстия для поддува.
• Дверка в отсек для закладки топлива.

В котел могут быть включены температурные датчики и приборы для контроля и поддержания нормальных режимов работы.

А также аппаратная часть котла для автоматизации функционирования всего отопительного комплекса.

Суть происходящего внутри пиролизного котла характеризуется следующими процессами:

• Поток воздуха извне поступает в отсек газификации с находящимся там топливом.
• Некоторая часть кислорода будет поддерживать процесс горения (тления). Газы, являющиеся продуктами горения, через сопло попадают в камеру сгорания котла и там окисляются в присутствии вторичного кислорода, который поступает вместе с воздухом снаружи.
• Часть пиролизных газов восстанавливается при наличии углерода из топлива до угарного газа и окиси азота, потребляя при этом часть энергии. Смесь проходит в секцию дожигания газов и окисляется там с возвратом отнятой им энергии.

Фото 2. Чертеж пиролизного котла длительного горения, собранное по нему устройство может обогреть большой дом.

Участвующие в реакции пиролиза газовые смеси выводятся наружу через дымоход, минуя при этом теплообменник котла.

Внимание! Так как функционирование пиролизных котлов связано с большим количеством энергии, генерируемой внутри оборудования и возможном выделении разного рода вредных газов, осуществлять самостоятельную постройку котлов рекомендуется только при полном понимании всех физико-химических процессов, возникающих при его работе. Температурные фазы:

• сушка, пиролиз древесины — 450 °C;
• сгорание древесного газа и вторичного воздуха — 560 °C;
• продувание пламени и возврат тепла — 1200 °C;
• отвод оставшихся продуктов горения — 160 °C.

Отличия устройства от обычных котлов

Включая древесину (дрова), специальные топливные брикеты (пеллеты) и отходы, получаемые на производстве. Одно из главных отличий котлов — применение различных видов твёрдого топлива, практически любого вещества, которое может гореть.

Длительность процесса сжигания топлива намного больше, чем у обычных котлов. От 8–10 часов и выше. Есть модели котлов с крупным отсеком для дров, продолжительность непрерывной работы — до 24 часов. Это значит, что пополнение камеры сгорания новыми порциями топлива осуществляется 1–2 раза в сутки.

Важно! За счёт того, что происходит почти полное разложение твёрдых материалов, пирокотлы менее вредны для окружающей среды

5 Особенности монтажа

Прежде чем устанавливать дровяной котел, необходимо ознакомиться с инструкцией. Но в основном при монтажных работах нужно соблюдать следующие условия:

• если оборудование имеет мощность более 50 кВт, то для него придется обустраивать отдельное помещение с минимальной площадью 8 м², а высота потолков должна быть не меньше 2,2 м;
• в комнате предварительно монтируется принудительная вентиляция;
• стандартный прибор с небольшой мощностью разрешается использовать в общей комнате, но с учетом наличия приточно-вытяжной системы вентиляции;
• подвальное помещение, где находится отопительная установка, должно быть сухим и отапливаемым.

Перед тем как приступить к установке конструкции, нужно определиться с местоположением. Площадка должна быть ровной и комфортной для обслуживания. Также нужно обеспечить удобный доступ к узлу водоподготовки и фильтрации.

Дровяной котел устанавливают на абсолютно ровную поверхность из бетона или керамогранита. Стены вокруг оборудования предварительно покрывают негорючим материалом. Сами монтажные работы осуществляются при строгом соблюдении пожарных требований и с проведением обязательной качественной изоляции всех греющихся деталей.

Особенности твердотопливных котлов отопления

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.

Что такое твердотопливный котел

Твердотопливный котел – это теплотехническое устройство, которое вырабатывает тепловую энергию при сжигании твердого топлива. Применяются твердотопливные котлы для отопления частного дома и производства. Данный вид котлов используют для обогрева домов, дач, офисных и промышленных помещений. В зависимости от типа твердого топлива, на котором котел работает, различают угольные котлы, котлы отопительные на дровах, пеллетные котлы.

Купить отопительный твердотопливный котел – отличное решение для отопления в районах, где не пролегает газопровод или где возникают проблемы с бесперебойной подачей электроэнергии. Это надежный вид оборудования, который отличается высокой теплоотдачей и длительностью горения.

Подобрать твердотопливный котел

Какие бывают твердотопливные котлы?

Твердотопливные котлы отопления делятся на следующие виды:

• Традиционные: отличаются невысокой ценой и возможностью использовать при работе несколько видов топлива;
• Твердотопливные котлы длительного горения – длительность работы такого типа котлов может составлять до трех суток на одной загрузке;
• Пиролизные котлы – эти котлы обладают самым высоким КПД. В них осуществляется особый режим сжигания через тление, что позволяет снизить расход топлива и увеличить время работы котла на максимальной мощности.
• Пеллетные котлы: в них используются пеллеты — компактный и удобный вид топлива.

Устройство и принцип работы твердотопливного котла

Традиционные твердотопливные котлы работают по принципу прямого сжигания. В середине корпуса расположена камера сгорания, над ней располагается теплообменник. Нагретая в теплообменнике вода поступает в отопительную систему и обогревает помещение. Внизу корпуса находятся зольник для сгораемого топлива и поддув.

Отопительный котел на твердом топливе: преимущества и недостатки

Котел на твердом топливе может работать независимо от источников электроэнергии, использует для работы широкий спектр дешевого топлива – уголь, дрова, торф, кокс и др. Твердотопливные отопительные котлы имеют длительный срок эксплуатации – до 50 лет. Их можно используют в отдаленных районах, где использование газовых или электрических котлов невозможно.

Как и все виды отопительного оборудования, твердотопливные котлы имеют и ряд недостатков. Их невозможно использовать в автономном режиме — требуется постоянный контроль над оставшимся количеством топлива и его ручная дозагрузка. Твердотопливным котлам требуются постоянные чистки зольника от продуктов горения. Показатели эффективности сжигания топлива такого оборудования ниже, чем других видов котлов, а при плохом качестве топлива снижается эффективность работы. Еще к недостаткам относят то, что для хранения топлива требуется отдельное сухое помещение, а также ввиду особенностей эксплуатации твердотопливные отопительные котлы имеют только напольный вид монтажа.

Выбирая котел на твердом топливе, уделите внимание производителю котла. Приобретайте только оборудование проверенных отечественных и европейских брендов. В нашем интернет-магазине отопительного и климатического оборудования купить твердотопливный котел «Dakon», «Zota», «Atmos», «Buderus» можно быстро и недорого.

В компании «Энергомир» предоставлены котлы на твердом топливе для отопления частных домов мощностью от 5кВт до 200 кВт, а также отопительные промышленные котлы на угле и другом твердом топливе большой мощности. Помимо отопительного оборудования вы также можете приобрести различные комплектующие к нему.

Если вы не нашли ответа на свой вопрос, пожалуйста, оставьте его в комментариях под статьей — и мы обязательно ответим вам.

Оставить заявку на подбор твердотопливного котла