Твердотопливный котел для дома: плюсы, минусы, особенности использования
Твердотопливные котлы – устройства для отопления, выполненные, как правило, из стали или чугуна и выделяющие тепловую энергию в процессе сгорания твердого топлива. У таких моделей есть свои индивидуальные особенности, которые отличают их от прочих разновидностей отопительных систем. Для твердотопливных котлов существуют нюансы выбора топлива, а также обязательные к прочтению правила использования. Обо всем этом мне бы хотелось поговорить в данной статье.
Плюсы и минусы твердотопливного котла в доме
Твердотопливное устройство, как и любой другой котел, имеет ряд достоинств и недостатков. Для того, чтобы вы могли лучше разобраться в вопросе покупки данной системы отопления, приведу наиболее значимые особенности котла.
Преимущества твердотопливного котла:
Недостатки твердотопливного котла:
Виды топлива для твердотопливных котлов
Теперь немного поговорим о разновидностях топлива для твердотопливного котла. Наиболее часто используются:
Как вы можете заметить, калорийность топлива разнится, а от этого зависит степень эффективности работы котла. Сжигание менее калорийного топлива может привести к потере мощности до 30%.
Как уже указывалось ранее, производителем указывается оптимальное топливо, которое будет наиболее качественно использоваться при работе системы. Данные рекомендации лучше соблюдать, ведь таким образом вы сможете добиться максимальной отдачи. При несоблюдении этих условий, например, если вы будете топить котлы на угле дровами, потеря КПД может составить до 15%.
Топливо может поставляться в виде паллетов или брикетов. В случае с брикетами для котла лучше использовать те, которые изготавливаются с помощью давления пресса. Если брикет распадается на опилки, то его лучше использовать только как дополнительное топливо. Паллеты для котла также изготавливаются с использованием пресса. Они должны обладать светлым цветом. Это свидетельствует о том, что в них не добавлена кора и песок, который остается в этой самой коре при лесозаготовках.
Стоит также помнить о том, что расход дров будет ниже, если они будут как можно более сухими. Если вы будете следить за этим фактором, то сможете добиться наибольшей мощности котла. Если же топливо будет влажным, то КПД может значительно снизиться. Выбирая место для хранения топлива, учтите этот фактор, помещение должно быть сухим и хорошо проветриваемым.
При выборе твердотопливного котла ориентируйтесь на рекомендации производителя по топливу и местность, на которой находится ваш дом. Если вокруг постройки присутствуют леса, то оптимальным вариантом будут дрова. Для домов в степной полосе подойдут торфяные брикеты для котла. Если же дом находится в универсальной зоне, то подберите наиболее калорийное и доступное по стоимости.
Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика
Не секрет, что с точки зрения экономичности и удобства эксплуатации наиболее удобным является газовое отопление. В тех случаях, когда населенный пункт находится в значительном удалении от газовой магистрали, автономное теплоснабжение рациональнее всего оснастить твердотопливным колом.
Общие сведения
Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.
Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.
Особенности конструкции
Для понимания принципа работы твердотопливного котла предлагается рассмотреть его конструкцию, в состав которой входит несколько элементов.
Топка
Это название применяется к камере, где происходит сгорания топлива. Обычно она выполняет также роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для подачи топлива, зоны выведения продуктов сгорания, колосника, емкости для сбора золы и воздушного отверстия. Когда твердое топливо сгорает, это способствует нагреванию стенок топки. В дальнейшем тепловая энергия передается воде в специальной рубашке, которая окружает топку со всех сторон.
Водяная рубашка
Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.
Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.
Система дымоудаления
Принцип работы твердотопливного котла объясняет образование внутри топки значительного количества дыма. Для удаления продуктов горения используют теплоизолированные трубы, проложенные от котла за пределы дома.
Контроль и регулировка температуры
Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.
Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.
На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.
Разновидности твердотопливных котлов
Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.
По материалу изготовления:
Принцип работы
Работает котел на твердом топливе, как правило, на дровах, торфе, отходах пиломатериалов, специальных древесных брикетах, угле и пеллетах (гранулах, изготовленных из измельченной древесины, смолы, хвои и т.п.). Особой популярностью пользуются приборы универсального типа, способные потреблять практически все виды твердого топлива.
По способу теплопередачи котлы бывают:
По принципу сжигания топлива:
Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения дает возможность применить автоматизацию. Управление агрегатами данного типа настолько простое, что его может осилить ребенок.
Итоги
Для организации системы отопления можно применить несколько схем устройства котла на твердом топливе. Любая из разновидностей агрегата представляет собой универсальный прибор, превосходящий своих электрических и дизельных собратьев в плане экономичности.
Выбор твердотопливного котла. Советы форумчан
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Из-за постоянного роста цен на энергоносители и дороговизну подключения газа всё большее число пользователей forumhouse.ru обращают внимание на твердотопливные котлы.
Сегодня рынок предлагает не один десяток моделей, работающих на угле, дровах или топливных брикетах.
Чтобы не ошибиться с выбором, следует знать ряд особенностей этого типа отопительного оборудования.
Твердотопливные котлы работают на следующих видах топлива:
Чтобы подобрать наиболее оптимальный ТТ котёл, необходимо:
1. Определить, какой вид топлива наиболее доступен в вашем регионе проживания. Может оказаться, что где-то выгоднее отапливаться дровами, а где-то – углём или торфом.
Существуют модели, которые работают на двух- трёх типах энергоносителей: дровах и электричестве. Днём агрегат отапливает помещение, работая на дровах, а ночью включается электрический тэн. Такая схема наиболее оптимальна при доступности ночного тарифа на электроэнергию.
2. Подобрать необходимую мощность.
Ориентировочно парамтеры мощности устройства высчитывается так – для отопления 10 кв. м площади необходим 1 кВт. Это пропорция справедлива для хорошо утеплённого дома при высоте потолков до трёх метров.
3. Выяснить, необходимо ли только отопить дом, или также нужна горячая вода для бытовых нужд. В этом случае ставится двухконтурный или одноконтурный ТТ котёл с подключённым к нему бойлером косвенного нагрева.
Бойлер косвенного нагрева нагревает воду, используя тепло системы отопления и электрическую энергию. Это позволяет «не гонять» устройство для приготовления горячей воды по окончании отопительного сезона.
4. Определить цель использования: постоянно (ПМЖ), изредка (дачный режим) или как резервная система.
Если нужно выбирать котел под ПМЖ, то на первое место выходят его надёжность, долговечность и экономичность. Чем реже нужна загрузка топливом, тем комфортнее им пользоваться.
Выбираем твердотопливный котел
Калорийность и теплоотдача разных видов топлива отличаются друг от друга. Поэтому мощность устройства и, соответственно, количество времени его работы на одной закладке могут существенно различаться.
Garifyllin:
– Приобретая ТТ котёл, многие думают, что его мощность не зависит от вида сжигаемого топлива. На самом деле падение мощности при сжигании менее калорийного топлива (отсыревших дров) может достигать 25-30%.
При работе устройства на топливе с влажностью 25-35% потери мощности увеличиваются. Идёт интенсивное образование нагара, и топку придётся чистить раз в 3-5 дней.
В технических описаниях котлов пишется максимальная мощность. При выборе ТТ котла нужно учитывать, что данная мощность указывается при работе на топливе с небольшим содержанием влаги и при оптимальных условиях эксплуатации. В действительности при использовании менее калорийного топлива, или если оно накопило влагу мощность может существенно отличаться от заявленной производителем. Выбирая устройство, необходимо это учитывать.
Glaz2137:
– Первый хороший вопрос, который необходимо задать при выборе котла – какая у него максимальная и минимальная мощность и насколько экономично он работает в этих режимах.
Пример: котёл имеет диапазон мощностей от 5 до 30 кВт. Время его горения на одной закладке составляет от 4 до 12 часов.
Поэтому на максимуме в среднем он отдаст 120 кВт час, а вот на минимуме – только 60 кВт час.
Glaz2137:
– Важно понять, что не весь отопительный сезон котёл работает в номинальной мощности. Простое устройство с такими данными большую часть времени работает неоптимально, и у него плохое КПД.
Плюсы и минусы
Чтобы понять, какой твердотопливный котел лучше выбрать, нужно изучить все его преимущества и недостатки.
У твердотопливных котлов есть ряд неоспоримых преимуществ:
Но классические ТТ котлы не лишены недостатков:
Большинство твердотопливных котлов работает по следующему циклу:
Garifyllin:
– При остановке котла теплоноситель в системе остывает, соответственно, температура в доме падает.
ТТ котлы с теплообменниками из чугуна менее восприимчивы к качеству и жёсткости воды, но этот материал более требователен к температуре теплоносителя обратного потока.
Если в «обратку» системы отопления подать холодную воду, то из-за резкого температурного перепада теплообменник чугунного котла может разрушиться.
Garifyllin:
– Котлы со стальным теплообменником быстрее разогреваются. Они не боятся резкого перепада температуры теплоносителя. Однако они более требовательны к топливу и дымоходу.
Оптимальная схема использования твердотопливного котла
Опираясь на опыт пользователей forumhouse.ru, можно сказать, что наиболее оптимальным вариантом является следующая схема: это связка из твердотопливного котла и ТА (теплового аккумулятора), который устанавливается между котлом и системой отопления.
ТА – это большой, хорошо утеплённый бак с водой.
Тепловой аккумулятор выполняет следующие функции:
Однако в связке ТА и ТТ есть «подводные камни».
Glaz2137:
– Есть теплоаккумуляторы открытые и закрытые. Открытый ТА – это ёмкость с водой, в которую погружен теплообменник. Воду в ТА греет котёл, а теплообменник забирает тепло в систему отопления. Если площадь теплообменника выбрана неправильно (оказалась мала) и он не справлялся с передачей мощности, то это приводит к тому, что ТА кипит, а батареи в доме – едва тёплые.
Меры безопасности при отоплении твердотопливным котлом
Твёрдое топливо, в отличие от жидкого, горит дольше. При горении дрова или уголь выделяют много тепла, а сам твердотопливный котёл, обладая инерционностью, не может мгновенно остыть и прекратить работу даже при полном перекрытии доступа воздуха в топку. Это может стать достаточно серьезной проблемой.
При нагревании теплоноситель значительно увеличивается в объёме, и этот избыток нужно куда-то деть.
Если этого не сделать, то ситуация может выйти из-под контроля: трубы или радиаторы отопления разорвёт, а при грубом нарушении правил монтажа твердотопливный котёл может взорваться.
Чтобы этого не произошло, в систему отопления встраивают расширительный бак для сброса избытка теплоносителя.
Расширительнее баки бывают двух типов:
1. Закрытые – это закрытый бак, оснащённый предохранительным клапаном для сброса избытка давления.
2. Открытые – это открытый бак, имеющий сообщение с атмосферой.
Такой бак обычно монтируется в верхней точке системы отопления на чердаке.
Это обеспечивает беспрепятственный сброс избытка давления из системы.
Iven:
– Для твердотопливного котла лучше использовать открытую систему с естественной циркуляцией теплоносителя.
На FORUMHOUSE собрано множество информации о требованиях к котельным. Познакомьтесь с основными критериями выбора ТТ котла. Пиролизные котлы – миф или реальность. Узнате, чем лучше топить твердотопливный котел. Следите за битвой между пиролизным котлом и обычным твердотопливным.
Смотрите на нашем сайте видео о том, как отопить большой дом при отсутствии газа. А из этого видеоролика вы узнаете, как самостоятельно построить «умную» твердотопливную систему отопления.
Устройство твердотопливного котла
Создание тёплого уютного микроклимата загородного дома в холодное время года, становится возможным благодаря наличию грамотно подобранного отопительного оборудования. Использование твердотопливных котлов, с каждым годом, становится более популярным. Это связано с ростом цен на ресурсы, с помощью которых работают отопительные системы. Доступность угля и дров вытесняет более дорогие источники энергии, такие как электричество, газ, жидкое топливо.
Как устроен твердотопливный котёл
Корпус агрегатов для сжигания дров и угля изготавливают из стали. Он имеет прямоугольную форму, а размеры зависят от тепловой мощности. Как и любое печное оборудование, внутри остова снизу вверх расположены: зольник, топочная камера, водяная рубашка, а в верхней части – патрубок для отвода продуктов сгорания.
Через нижнюю дверцу агрегата производят чистку от пепла, она же регулирует тягу – а соответственно тепловую мощность котла. Топку от зольника отделяют колосники, которые изготавливают из чугуна. Благодаря использованию такого материала повышается срок эксплуатации колосниковых решёток. Топочную камеру снабжают отдельной дверкой, через которую дрова загружают в агрегат.
Применение разных материалов при изготовлении водяных рубашек разделяет твердотопливное оборудование на модели:
Сложность конструкции теплообменников зависит от функций, возложенных на котёл, мощности и назначения. Агрегаты, которые имеют большое количество разнонаправленных ходов продуктов сгорания во внутренней полости рубашек, оборудуют специальными заслонками. Открытие или закрытие этих шиберов регулирует воздушные потоки горячих масс при сгорании топлива.
Некоторые производители отопительного оборудования устанавливают на верхней плоскости корпуса чугунные конфорки, которые используют в быту для приготовления пищи. Такие агрегаты называют котлами-плитами.
Выходной патрубок для дымохода оборудуют специальным шибером, с помощью которого регулируют поток горячих воздушных потоков при горении, направленных в канал для отработанных газов.
СПРАВКА! Существуют модели, предназначенные для отопления бань. Верхняя поверхность таких банных печей предназначена для размещения камней, которые нагревают воздух, а теплообменник греет проточную воду для использования.
Как работает твердотопливный котёл
Принцип работы дровяных котлов заключается в том, что, после загрузки топлива в камеру, его разжигают, а топку закрывают. Для горения используется воздух, просачивающийся сквозь колосниковую решётку. Под действием естественной тяги, горячие потоки отработанных газов проходят снизу вверх, вдоль полостей водяной рубашки. За счёт высокой температуры продуктов сгорания, теплообменник нагревается, а дым удаляется через выходной патрубок – в дымоход.
Использование заслонок, которыми снабжён агрегат, позволяет регулировать процесс горения. При розжиге котла открывают все шиберы, тем самым обеспечивают доступ и отвод большого количества воздуха, необходимого для работы котла. По мере разгорания дров или угля, прикрывают сначала заслонку зольника, а после стабилизации горения – теплообменника, обеспечивая требуемое перемещение горячих воздушных масс по внутренней полости оборудования. Шибер на патрубке дымохода прикрывают только в том случае, когда закрытая заслонка зольника не может сдержать увеличения температуры теплоносителя.
ВНИМАНИЕ! Производители твердотопливных агрегатов не всегда снабжают патрубок для отвода дыма шибером! В этом случае, заслонку устанавливают на дымоходе.
Для поддержания постоянной температуры горения используют терморегуляторы, которые, в зависимости от изменения параметров теплоносителя, управляют нижней заслонкой котла. Устанавливают регулятор в верхней части водяной рубашки. За счёт жёсткого соединения, с помощью рычага и цепи, изменяется положения шибера при повороте термоголовки, которая реагирует на колебания температуры теплоносителя.
Устройство большинства твердотопливных агрегатов подразумевает ручную загрузку дровами или углем. Производители современного оборудования предлагают потребителю модели с автоматической подачей топлива. Такая методика популярна при использовании гранулированных брикетов, специально изготовленных для сжигания при подготовке теплоносителя.
Виды котлов по принципу работы
Сжигание дров или угля в топочной камере может происходить различными методами. Использование того или иного способа разделяет твердотопливное оборудование на несколько категорий.
Классические
Само название, говорит о привычном для печного оборудования, методе сжигания топлива. Топку загружают дровами, разжигают, закрывают дверцу и регулируют подачу воздуха, с помощью поддувала вручную или терморегулятором. Горячий воздух, поднимаясь, нагревает водяную рубашку котла и выходит наружу через дымоход. Мощность классического агрегата регулирует воздушная заслонка зольника. Но даже, при полностью закрытом шибере, процесс горения будет продолжаться, только с меньшей интенсивностью.
Такой способ популярен при изготовлении бытовых котлов небольшой мощности. Благодаря простоте конструкции, умельцы, которые самостоятельно изготавливают отопительный агрегат, часто прибегают к использованию этой методики. Ровные поверхности внутренних полостей позволяют легко обслуживать и чистить внутреннюю поверхность от золы и нагара.
Длительного горения
Основным недостатком использования твердотопливного котла является потребность частой закладки дров в топку. Для увеличения интервала времени между загрузками, разработаны различные технологии. Один из таких методов называют длительным горением.
Особенностью этого метода является постепенное послойное сжигание большого количества заложенного топлива. Замедление процесса горения достигают за счёт изменения направлений потоков горячих воздушных масс во внутренней части теплообменника. В зависимости от количества встречных потоков, агрегаты длительного горения бывают:
Теплообменники с большим количеством ходов применяются в промышленных котлах большой мощности от 100 кВт. Бытовое оборудование длительного горения изготавливают с двух- или трехходовой водяной рубашкой.
Широкое применение в быту нашли твердотопливные агрегаты шахтного типа. Особенность конструкции которых заключается в том, что поддувало расположено в верхней части, а дымоход, берёт своё начало внизу. Такие котлы имеют один ход теплообменника сверху – вниз. Горение происходит в непривычном для законов физики направлении, за счёт обратного направления тяги. Большим недостатком такого оборудования является постоянная потребность очистки дымоотводного патрубка, расположенного в нижней части корпуса. Благодаря несвойственной направленности рабочего процесса, сжигание дров происходит очень медленно.
Кроме котлов длительного горения, использующих естественную тягу в замедленном режиме для увеличения промежутков времени между загрузками топлива, существуют агрегаты с принудительной регулировкой воздушных потоков при помощи вентиляторов. Сложность подбора оборудования, а впоследствии – управления перемещением горячими воздушными потоками, делает не очень востребованными котлы с принудительным движением отработанных газов.
Пиролизные
Разновидностью длительного горения является разделение процесса теплоотдачи на сжигание твёрдого топлива и дожигание пиролизного газа. Топку таких котлов разделяют на две камеры: в первой – дрова медленно тлеют при недостатке кислорода, за счёт этого выделяется вторичный газ (углеводород, азот, угарный газ…), который сгорает во второй части топочной камеры.
Для замедления горения в пиролизных агрегатах часто используют обратную тягу, подобную той, что создаётся в агрегате шахтного типа. Либо применяют специальные дымососы, которые регулируют движение продуктов сгорания внутри теплообменника. Во вторую камеру топки подаётся воздух для горения вторичного газа. Внутренняя полость такого оборудования имеет высокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет топливу не разгораться в первой камере. Рабочий процесс во втором отсеке сжигает все вредные газы, образование которых свойственно для обычного горения.
ВАЖНО! Эксплуатация пиролизных котлов не допускает использования топлива влажностью выше 30%! Избыток влаги будет препятствовать процессу выделения вторичных газов!
Двойной процесс горения повышает КПД твердотопливного агрегата. Использование меньшего количества дров или угля по сравнению с обычными котлами заставляет потребителя задуматься о возможности использования такой технологии для отопления собственного дома.
На пеллетах
К дорогим относят оборудование длительного горения, которое использует в качестве ресурса гранулированное топливо. Сложность конструкции обусловлена наличием бункера для загрузки и механизма подачи пеллет в топку. От размера загрузочной ёмкости зависит количество времени (до 7 дней) автономной работы агрегата, она имеет форму усечённого книзу конуса, где распложено отверстие для соединения со шнековым или другим типом механизма, порционно отправляющим брикеты в топку, по мере потребности.
Работа всех узлов и механизмов такого агрегата управляется автоматикой. Современные модели оборудуют даже механизмом очистки зольника от пепла. Единственное, что требуется сделать потребителю – это загрузить бункер и разжечь пеллеты. Подобные конструкции применяют при использовании щепы, угольных брикетов и других видов сыпучего топлива.
ВАЖНО! Загрузочная ёмкость и механизм подачи, спроектированный для одного вида топлива, не может использоваться для топки другими сырьевыми ресурсами, не предусмотренными изготовителем оборудования! Подобное нарушение выведет котёл из строя!
Использование различных методов горения и загрузки лишает твердотопливные котлы необходимости частой загрузки, при этом значительно повышает стоимость. Большой выбор отопительной техники позволяет потребителю правильно оценить собственные потребности и сделать грамотный выбор.
