1 Принцип работы
Стандартный котел для отопления частного дома на дровах устроен очень просто. Его модификация напоминает всем известную буржуйку с водяным контуром. При сгорании топлива в топочной зоне начинает нагреваться теплоноситель, который впоследствии циркулирует по отопительной системе. Нужно отметить, что такие установки расходуют довольно большое количество ресурса, но своей эффективностью похвастаться не могут. Это связано с неполным сжиганием топлива.
Современные установки нового поколения с функцией длительного горения имеют более сложную конструкцию. Такой котел отопления на дровах работает по следующему принципу:
- 1. В топку загружается большое количество дров, после чего в камере газификации начинается их сжигание. Но топливо не сгорает, а тлеет, поскольку воздух поступает в камеру в ограниченном объеме, что позволяет регулировать интенсивность горения. Во время работы начинает образовываться тепло, которое нагревает воду в теплообменнике.
- 2. В процессе тления образуется дым, который содержит горючие газы, поступающие уже во второй отсек отопительной конструкции. Эта зона является одновременно зольником и камерой сжигания, в ней и происходит дожигание газа. Процесс осуществляется при достаточном количестве кислорода, поскольку именно сюда воздух поступает в неограниченном объеме. Поскольку температурный режим горения газовоздушных масс очень высок, вода в теплообменнике нагревается гораздо эффективней.
Высокая температура горения очищает дым от горючих образований и золы, поэтому дровяные котлы для отопления дома считаются экологичными и безопасными в использовании. Кроме этого, практически все современные конструкции длительного горения оснащаются автоматической системой, в которую входят:
- температурный датчик, позволяющий отрегулировать вентилятор, подающий первичный воздух;
- датчик давления, сигнализирующий о превышении нормы;
- датчик давления воды.
Помимо этого, на эффективность работы оборудования влияют и другие факторы, например, вид и качество топлива. Многие производители не рекомендуют отапливать дровяные котлы для дома торфяными брикетами и углем. Такой материал может негативно повлиять на работоспособность и продуктивность отопительного устройства. Следует также учитывать, что котел придется чистить чаще, если в качестве топлива используется хвойная порода деревьев или плохо просушенная древесина.
Котел длительного горения на дровах: принцип работы
Что такое котел длительного горения на дровах проще всего объяснить на примере котла фирмы Stropuva.
Чтобы было понятно о чем идет речь сразу приведу рисунок:
Схема котла длительного горения на дровах stropuva
Главной «фишкой» котлов Stropuva является верхнее горение топлива.
Обеспечивается оно при помощи оригинального устройства в виде металлического диска, диаметр которого на чуть меньше внутреннего диаметра котла.
В центр диска находится труба, по которой воздух попадает к топливу из камеры подогрева вверху котла.
По мере сгорания дров диск постепенно опускается ниже до полного прогорания топлива.
На мой взгляд, это очень сложная конструкция с подвижными частями является потенциальным источником проблем.
После прогорания топлива этот диск поднимается вручную при помощи цепочки, что тоже весьма опасно.
Ведь он тяжелый, а цепочка под действием температуры может стать хрупкой и оборваться.
В конструкции котла предусмотрена специальная биметаллическая воздушная заслонка, перекрывающая поток воздуха при нагреве его поверхности до определенной температуры.
Это весьма оригинальный и даже странный способ защиты от перегрева и больше его никто не применяет
Еще одной интересной особенностью Stropuva является цилиндрическая форма котла.
По сути он представляет собой бочку с двойными стенками, между которыми циркулирует теплоноситель.
Такая конструкция, по мнению производителя, позволяет увеличить площадь поверхности, на которой происходит теплообмен, а значит и увеличивается КПД котла.
Тут спорить не буду, есть бойлеры косвенного нагрева, в которых реализована похожая схема «бак в баке» и она показывает хорошие результаты
А самое странное, что есть в конструкции этого котла — у него нет дна.
Его нужно устанавливать на бетонное основание и крепить на раствор. Зачем так сделано лично для меня не понятно.
Длительность работы котлов Stropuva определяется следующими факторами:
- Режим работы — чем менее интенсивно горит топливо, тем на большее время его хватит.
- Вид топлива — (по словам производителя) на дровах возможно поддерживать горение до 30 часов, а на топливных брикетах до 48 часов, а на угле до 5 суток.
Недостатки Stropuva:
- Высокая стоимость — они дороже обычных котлов в 1,5-2 раза.
- Сложность конструкции — в котле есть много потенциально проблемных узлов.
- Отсутствие дна — тут без комментариев.
- Котел невозможно остановить пока он не прогорит полностью — то есть хотите вы того или нет, он будет выделять тепло. И его нужно будет куда-то девать.
Предлагаю вам посмотреть следующее видео. Там все проблемы рассматриваются детально.
Дровяные отопительные котлы
Чаще всего для котлов используют дрова. Используя дровяные котлы, можно обогревать помещения различного назначения.
Во время использования дровяного котла необходимо следить за тем, чтобы в топочную камеру попадало только сухое топливо. В этом случае будет обеспечен высокий КПД работы оборудования. Также это поможет увеличить срок его эксплуатации. Всем известно о том, что при увеличении влажности древесины энергетические качества этого вида топлива существенно снижаются.
Особенности котлов на угле
один раз в 15 суток
Во время сгорания угля происходит выделение горючего газа, благодаря которому и нагревается теплоноситель. Основной продукт сгорания — зола — собирается в специальном отделении котла – зольнике. Образующиеся в результате горения дымовые негорючие газы выходят через дымоход.
К топливу для котлов длительного горения не предъявляются высокие требования. Лучше всего для работы этого оборудования подходит антрацит. Котлы, которые работают на нем, имеют максимальный КПД.
Если в установках в качестве топлива используется уголь, то возникает риск задымления. Поэтому в помещении, в котором они установлены, должна быть эффективная система вентиляции.
Пиролизные котлы длительного горения
Все разнообразие котлов, работающих на твердом топливе, по такому параметру, как способ получения тепла разделяется на два вида:
- классические;
- пиролизные.
Когда используются классические котлы, то при сгорании топлива возникающее тепло обеспечивает нагрев воды. В случае с использованием в качестве основного элемента системы отопления пиролизного оборудования его работа основывается на другом принципе. Под воздействием высоких температур возникает процесс распада дров на древесный уголь и газ. Этот процесс называется пиролизом. Происходит он в условиях температуры от 200 до 800С. Пиролизный газ, выделившийся во время этого процесса, смешивается с кислородом, после чего происходит его воспламенение.
Кроме дров, в пиролизных котлах могут использоваться и другие виды топлива: опилки, уголь, торф.
Специалисты рекомендуют топить их сухими дровами, что позволит добиться максимального КПД в процессе использования. Среди достоинств оборудования можно выделить экономичность. Дрова или другое топливо, загруженное в котел, сгорает «под ноль».
Принцип работы котлов длительного сгорания
Работа котла начинается с тления предметов топлива (уголь, дрова, торф) в топке. Благодаря тому, что подача кислорода ограничена, процесс тления максимально замедляется, это позволяет реже осуществлять закладки нового топлива. Данный принцип работы позволяет экономить топливо, так как одной закладки хватает на 80% и более дольше, чем в обычном твердотопливном котле. Также это позволяет сократить время, которое требуется на осуществление контроля над работой котла.
Из-за того, что тление происходит в большем объеме, в бункере появляется газ, имеющий высокую теплотворную способность. Он поступает в камеру сгорания через огнеупорную форсунку и воспламеняется от надува кислорода. Плюсом этих котлов является то, что они сжигают большое количество различных тяжелых соединений, в том числе сажу. Токсичные вещества не попадают в дымоход, загрязняя окружающую среду, а сгорают, отдавая тепло. В процессе работы такого котла в трубу дымохода попадает только негорючий дым, который является совершенно нетоксичным.
Топливо в котле перерабатывается по принципу верхнего горения, он заключается в том, что дрова начинают прогорать с верхнего слоя. Пламя постепенно опускается вниз, что существенно замедляет процесс тления топлива, но при этом увеличивает подачу тепла.В зависимости от модели, у котлов изменяется длительность работы от одной загрузки топлива. В среднем ее хватает на 1−2 суток непрерывного горения при поддержке постоянной температуры. Но есть и такие котлы, которые способны работать более 3-х суток без постороннего вмешательства.
Котлы длительного горения на угле
Давайте рассмотрим два вида котлов, работающих на одной загрузке топлива продолжительное время:
- Полуавтоматические котлы — пользователь загружает топливо в котел и производит розжиг. Последующим процессом горения уже управляет автоматика (контроллер с вентилятором).
- Автоматические котлы — здесь ко всему описанному выше добавляется подача топлива из бункера. В подразделе о пеллетных котлах как раз описан автоматический котел.
Полуавтоматический и автоматический котел
Автоматический котел имеет более сложное техническое устройство, чем полуавтоматический.
Например, сгорание топлива внутри автоматического котла происходит не в большом объеме топки, а в маленькой ретортной горелке.
Топливо к этой горелке подается из бункера при помощи шнека.
Чтобы вся эта техника работала без перебоев, необходимо использовать уголь определенной фракции.
А в нашей стране это не всегда удобно. Сегодня он есть в наличии, а завтра нет.
Смотрим обзор автоматического котла:
Преимуществом полуавтоматических котлов является их более простое устройство.
В общем, если снять с такого котла вентилятор, то он ничем не будет отличаться от обыкновенного.
Некоторые модели полуавтоматических котлов можно переоборудовать под энергонезависимые системы отопления.
Для этого на него вместо вентилятора устанавливается термостатический регулятор тяги с цепочкой.
Термостатический регулятор тяги котла
Для полной энергонезависимости в система отопления должна быть гравитационной, то есть в ней теплоноситель должен циркулировать без применения насосов.
Видео о таком котле смотрите ниже:
Кроме этого, разные модели полуавтоматических котлов работают по схеме с верхним или с нижним горением топлива.
Верхнее горение топлива имеет ряд недостатков, которые описаны выше в подразделе о котлах на дровах. Тут все остается тем же самым кроме топлива.
Теперь перейдем к описанию недостатков этих котлов:
- Большая стоимость — хороший полуавтоматический котел будет стоит как минимум в 1,5 раза больше своего «обычного» собрата. Автоматические котлы дороже в 3-4 раза и их применяют в основном на больших объектах.
- Техническая сложность — здесь «чемпионами» являются автоматические котлы, в которых есть множество проблемных узлов. Например, шнек бункера часто клинит из-за плохого качества топлива.Обслуживать такие отопительные аппараты может только сервисный инженер. В полуавтоматических котлах проблемы могут возникать из-за поломок вентилятора или контроллера.
- Большие габариты и вес — например, «полуавтомат» мощностью 25 кВт может весить больше 250 кг. А у автоматических котлов вес может легко преодолевать 500 кг, не считая веса топлива в бункере.
Отличительные особенности
Котел длительного горения с двойным контуром, работающий на твердом топливе — это модернизированная версия классического отопительного оборудования.
В него, помимо прочего, встроен еще и теплообменник, обеспечивающий жилище полноценным горячим водоснабжением.
Конструкция модели с двумя контурами включает в себя следующие элементы:
- Корпус — может быть произведен из листовой стали или чугуна. Толщина металла составляет от 4 до 6 мм.
- Камера топки. Обычно производится из того же материала, что и корпусная часть прибора.
- Решетка колосникового типа. Располагается внутри топочной камеры, материалом служит чугун. Обогащает топливо необходимым для поддержания горения кислородом.
- Зольник. Аккумулирует твердые отходы, образующиеся при горении.
- Дымоход — удаляет продукты горения за пределы помещения.
- «Водяная рубашка». Чаще всего встраивается в корпус котла и заполняется водой, которая получает тепло от стенок, после чего поступает в отопительную систему.
- Змеевик дополнительного теплообменника — отличает двухконтурные модели от одноконтурных. Встраивается в водяную рубашку отопительного оборудования для обеспечения горячего водоснабжения дома.
Основной недостаток подобной конструкции — в низкой степени производительности. Поэтому большей популярностью пользуются модели, выполненные из чугуна, поскольку они дольше остывают.
4 Лучшие производители
Немецкое оборудование Buderus и Lopper отличается надёжностью, эффективностью и длительным эксплуатационным сроком. Огромным минусом таких приборов является их стоимость, поскольку они очень дорогие. Кроме этого, котлы этих брендов прихотливы к качеству топлива, поэтому при использовании простых древесных отходов они будут работать некачественно.
Тепловые устройства чешского производства Viadrus, ATMOS и OPOP также пользуются популярностью. Они вполне могут сравниться по надежности и качеству автоматизации с немецкими брендами, но стоят гораздо дешевле.
Польские агрегаты на дровах представлены в большом количестве, но в основном это обычные тепловые генераторы или пиролизные установки. Российские покупатели отдают предпочтение моделям SAS и Orlan. Их производственные характеристики гораздо ниже немецкого и чешского оборудования, но они неприхотливы к качеству топлива, а также отличаются невысокой стоимостью.
Производители отопительного оборудования выпускают не только классические модели, которые работают на дровах, но и многотопливные установки:
- 1. НМК Сибирь-Gefest КВО 15 ТЭ — универсальный котел, работающий на дровах. Дополнительно конструкция оснащена электрическим нагревателем. Мощность прибора составляет 15 кВт, он может обогревать помещение площадью 150 м². Кроме этого, в устройство дополнительно встроен ТЭН. Модель может функционировать также от каменного угля и евродров. Коэффициент полезного действия составляет около 75%, а вес — 115 килограммов.
- 2. Буржуй-К Модерн-12. Котел пиролизного типа мощностью 12 кВт со встроенным механическим управлением. Может обогреть комнату, площадь которой составляет 120 м². Максимальный показатель температурного режима способен достигать 95 °C.
- 3. Protherm Бобер 20 DLO обладает мощностью 19 кВт. Установка имеет дополнительный чугунный теплообменник, который может нагреваться в диапазоне от 30 до 90 °C. У этой отопительной конструкции самый высокий показатель КПД — 91%. Примерная цена такого оборудования составляет 50000 рублей.
Как выбрать котел длительного горения, работающий на угле
Существует несколько десятков различных моделей твердотопливных отопительных котлов длительного горения на угле. Различия есть в конструкции теплообменника, используемом принципе горения и других характеристиках.
При выборе, кроме производителя и себестоимости модели, следует обращать внимание на следующие характеристики:
Тип теплообменника – изготавливаются стальные и чугунные напольные твердотопливные котлы длительного горения на угле. Большой вес конструкции при полной загрузке топлива, составляет приблизительно 2-3 центнера. Поэтому, все производители изготавливают котлы в напольном исполнении.
Количество контуров – модели длительного горения способны работать как на отопление помещения, так и для ГВС. Одноконтурные котлы, при необходимости, подключаются к бойлеру накопителю. После установки емкости, модель можно подключить к системе горячего водоснабжения. Двухконтурные котлы, одновременно работают на нагрев теплоносителя и горячей воды.
Время автономной работы – одна из основных причин, почему выбирают модели медленного горения, это возможность работать на одной закладке топлива в течение 6-120 часов. Поэтому, время автономного горения влияет на выбор подходящей модели.
Какой котел длительного горения лучше
На рынке отопительного оборудования, возможно выбрать твердотопливный котел практически любой модификации и производительности. Самые лучшие модели, предлагают несколько европейских и российских производителей.
Чтобы облегчить подбор техники, все оборудование делят по территориальному признаку, стране, в которой был изготовлен теплогенератор:
- Латвийские модели – Stropuva.
Чешские котлы – ATMOS, Viadrus.
Российские агрегаты – НМК Магнум, Медведь Comfort.
Немецкие котлы – Buderus, Viessmann.
Украинские модели – SWAG, PALCHE.
Польские котлы – Heiztechnik, SAS, Galmet, Elektromet, Pereko.
Турецкие агрегаты – Radijator.
Европейские агрегаты отличаются хорошими теплотехническими характеристиками и длительным сроком эксплуатации, но, котлы прихотливы к качеству топлива. Использование угля неправильного сорта, приводит к резкому снижению производительности.
Отечественный твердотопливный котел отопления длительного горения на угле, менее чувствителен к качеству топлива и полностью адаптирован к отечественным реалиям эксплуатации.
Цены на угольные котлы
Европейские котлы стоят дороже отечественной продукции. Лидерство, относительно ценовой политики, занимают немецкие котлы. Котлы длительного горения Buderus, Viessmann, стоят, начиная от 350 тыс. руб. Польские, чешские и латвийские модели, предлагаются от 100 тыс. руб.
Котел на угле российского производства с длительным периодом горения, обойдется в 50-60 тыс. руб. в минимальной комплектации. Модели с измененной топочной камерой и принципом верхнего горения, а также универсальное оборудование, будет стоить в пределах 80-100 тыс. руб.
Буквально 5 лет назад, для отечественного потребителя, модели с длительным сгоранием топлива, были в диковинку. На данный момент, оборудование уже стало привычным, появился реальный опыт эксплуатации в условиях русской зимы, что дало возможность получить точное представление о недостатках и преимуществах котлов данного типа.
Плюсами котлов являются:
Использование угля в котлах увеличило время автономного горения в 2-3 раза, по сравнению с обычными твердотопливными агрегатами.
Длительное горение облегчает контроль над температурой нагрева теплоносителя, что предотвращает его перегрев.
Регулируемая интенсивность пламени позволяет сделать точный расчет длительности горения, с максимальным отклонением в несколько часов.
Современное оборудование в состоянии проработать до 5 суток в полностью независимом режиме.
Удобство эксплуатации – в моделях с верхней загрузкой, предусмотрен специальный люк, расположенный в оголовке корпуса. Загрузка угля в котел, благодаря такому изменению в конструкции, стала намного проще.
У первых моделей длительного горения, было много недостатков, проявляющихся в сложности растопки и дальнейшей дозаправке котла. Оборудование отличалось прихотливостью к качеству топлива и быстро выходило из строя. В среднем, за 5 лет прогорал теплообменник, что приводило к дорогостоящему ремонту. Все эти минусы были учтены производителями и на данный момент исправлены.
Остался только один недостаток – высокая стоимость отопительного оборудования. Но благодаря постоянно увеличивающемуся ассортименту продукции и большой конкуренции, цены имеют тенденцию к постоянному снижению. В будущем, можно ожидать еще больший спрос на угольные котлы длительного горения.
Конструктивные особенности
Понятно, что котлы длительного горения на твердом топливе имеют своеобразную конструкцию, которая сильно отличается от обычных твердотопливных агрегатов. В чем суть конструкции?
- Отличительная особенность – это зона тления, которая закрыта со всех сторон. Подача свежего воздуха в нее производится через специальную трубу, которая установлена поверх груза.
- Сам груз – это приспособление в виде пресса, который давит на дрова, опускаясь вниз до дна топки. Он сжимает зону тления, не давая просочиться большему количеству в нее кислороду.
По способу тления, а точнее сказать по месту устройства зоны тления, отопительные приборы данного типа делятся на нижние и верхние. В чем разница? Сначала объясним, как происходит работа аппарата. В топку закладываются дрова, поджигаются, на них устанавливается пресс, который давит, опускаясь по мере того, как сгорает часть топлива.
Котлы с нижней зоной
В данном случае зона тления – это место укладки дров на колосниковую решетку. Это место стационарное, оно не перемещается под действием груза. Сам же груз давит на поленья, поверхность которых не горит.
С поднятым грузом
При этом между грузом и стенками котла оставляется зазор, который является местом отвода продуктов сгорания топлива. В верхней боковой части агрегата расположено отверстие для дымохода, через него продукты сгорания и выводятся наружу. В верхней части расположен и теплообменник, который обогревается выделяемой тепловой энергией и угарными газами.
С верхней зоной
Это все тот же самый котел, только зона тления дров располагается прямо под грузом. Получается так, что эта зона не стационарная, а мобильная. По мере уменьшения количества топлива за счет его сгорания, груз, давящий на дрова, опускается вместе с зоной вниз в сторону дна камеры сгорания. По такому принципу работают известные модели, которые носят названия Бубафоня и Страпува.
Чем данная модель лучше предыдущей? По чисто конструктивным и технологическим особенностям ничем. Но есть здесь один немаловажный момент. Так как зона тления все время перемещается по вертикали вдоль высоты агрегата, то воздействие высоких температур на его стенки равномерно во времени распределяется по высоте прибора. А это дает возможность использовать металл для сооружения котла меньшей толщины.
С нижней зоной тления
К примеру, в котлах с нижней зоной тления используются металлические листы толщиною не меньше 4 мм, в агрегатах с верхним горением трехмиллиметровые листы. А это уже влияет на себестоимость изделия.
Виды устройств
По способу сжигания топлива котлы длительного горения с двойным контуром можно подразделить на:
- Пиролизные. Оборудованы двумя камерами для сгорания. В одной из них присходит процесс тления и выделения газа для пиролиза, в другой — смешивание полученного газа с кислородом и его сжигание. Оборудование данного типа характеризуется высокой экологичностью — вредных веществ в атмосферу выделяется минимальное количество. В процессе сгорания образуется мало сажи. Если котел оборудован автоматикой, возможна будет и регулировка мощности.
- С верхней камерой горения. Такие котлы очень просты в обслуживании. Количество автоматики для их стабильной работы нужно минимальное, возможно функционирование в автономном режиме работы без электричества. Есть и недостатки — при работе образуется много золы, есть перечень требований к типам топлива. Например, для растопки не подойдет мелкая щепа или опилки.
- Пеллетные. Для растопки такого оборудования используют специальные пеллеты или топливные брикеты в спрессованном виде. Подобные котлы экологичны, экономичны и эффективны, имеют длительный эксплуатационный срок. Один из главных недостатков — высокая цена котла и специальные условия, которые придется поддерживать для хранения топлива. Помещение должно быть сухим, высокая влажность воздуха будет способствовать порче пеллетов.
Принцип работы котлов длительного сгорания
Работа котла начинается с тления предметов топлива (уголь, дрова, торф) в топке. Благодаря тому, что подача кислорода ограничена, процесс тления максимально замедляется, это позволяет реже осуществлять закладки нового топлива. Данный принцип работы позволяет экономить топливо, так как одной закладки хватает на 80% и более дольше, чем в обычном твердотопливном котле. Также это позволяет сократить время, которое требуется на осуществление контроля над работой котла.
Из-за того, что тление происходит в большем объеме, в бункере появляется газ, имеющий высокую теплотворную способность. Он поступает в камеру сгорания через огнеупорную форсунку и воспламеняется от надува кислорода. Плюсом этих котлов является то, что они сжигают большое количество различных тяжелых соединений, в том числе сажу. Токсичные вещества не попадают в дымоход, загрязняя окружающую среду, а сгорают, отдавая тепло. В процессе работы такого котла в трубу дымохода попадает только негорючий дым, который является совершенно нетоксичным.
Топливо в котле перерабатывается по принципу верхнего горения, он заключается в том, что дрова начинают прогорать с верхнего слоя. Пламя постепенно опускается вниз, что существенно замедляет процесс тления топлива, но при этом увеличивает подачу тепла.В зависимости от модели, у котлов изменяется длительность работы от одной загрузки топлива. В среднем ее хватает на 1−2 суток непрерывного горения при поддержке постоянной температуры. Но есть и такие котлы, которые способны работать более 3-х суток без постороннего вмешательства.
