Выбор твердотопливных котлов для отопления частного дома

Классический котел прямого горения

Традиционный твердотопливный котел работает эффективнее любой печи, чему подтверждение — КПД 70%, максимум – 75%.

Этим достоинства отопительного агрегата не ограничиваются:

Но есть важный момент: в случае приобретения недорогого оборудования оно может потребовать дополнительных вложений и постоянного внимания во время эксплуатации.

Всему виной негативные стороны классических агрегатов:

• Топливник нужно часто пополнять дровами (1 раз в 4—6 часов) и чистить 1 раз в сутки. Исключение – котлы длительного горения, работающие от 1 загрузки 8—12 часов.
• Инертность. Горение дров или угля в топке нельзя остановить мгновенно, когда вода уже нагрелась. Котлу надо куда-то сбрасывать тепло, пока оно не нужно системе отопления, для чего применяется дополнительный бак с водой (буферная емкость).
  При использовании сырых дров КПД агрегата резко снижается. Пример: сухая древесина может дать около 4 кВт тепла с 1 кг, а свежесрубленная — только 2 кВт.
• Если замедлить горение перекрытием воздуха, то КПД теплогенератора тоже падает на 10—20%.
  Стальные теплообменники нуждаются в защите от конденсата, а чугунные — от температурного шока. Придется поставить дополнительные элементы обвязки котла — смесительный узел с трехходовым клапаном.

В ряде случаев твердотопливный агрегат плохо совмещается с гравитационной (самотечной) системой отопления. Теплоноситель по ней течет очень медленно что может повлиять на  охлаждение камеры сгорания, из-за чего котел может перегреться и взорваться. Нужно поставить хотя бы циркуляционный насос, а лучше еще и буферную емкость, она послужит аккумулятором тепла.

Виды котлов по потреблению электроэнергии

Приборы на твердом топливе могут быть энергозависимыми и энергонезависимыми. Некоторые процессы первых управляются электронными блоками, а работа вторых регулируется механически.

Энергонезависимые

Подобные агрегаты отлично подойдут для обустройства отопительных систем, не нуждающихся в циркуляционном насосе, а также тех, где все происходит естественным путем. Традиционным классическим приборам и части модельного ряда длительного горения электроэнергия для работы не требуется. Их можно размещать в районах с частым отключением электричества или использовать в качестве резервного обогревателя для частного домика.

Энергозависимые

В конструкции некоторых аппаратов присутствуют вентиляторы, предназначенные для подачи воздуха в камеру сгорания. Такие приборы не могут обойтись без подключения к электрической сети, так как управление этими элементами происходит с помощью электронной панели. К подобным агрегатам относятся пеллетные, пиролизные и большая часть котлов длительного горения.

Недостатки чугунного котла

Как бы не было странным, но чугун является хрупким материалом. Если у вас дома даже на небольшой промежуток времени 20-30 минут отключили электричество может случиться залповый сброс холодной воды. В теплоизолированном котле будет большое количество горячей воды, а вода в радиаторах остынет. При включении электричества заработает насос и большой сброс холодной воды приведет к так называемому температурному шоку.По итогу мы можем получить лопнувшую секцию котла.

Вследствие чего стальной котел является менее предпочтительнее нежели чугунный твердотопливный котел. Стальному котлу необходима более основательная защита по холодной обратке. Хотя здесь нужно сказать что чугунный и стальной котел нуждается в теплоносителе с температурой не менее 60-65 градусов. Потому что при меньшем температурном режиме в камере сгорания будет появляться конденсат из водяного пара и продуктов сгорания. А это кислоты, то есть этот конденсат достаточно агрессивный. Если мы создаём условия для его появления, то этот конденсат достаточно быстро убивает котел.

Основные характеристики

Eсли вы собираетесь купить котел для отопления частного дома, первое, что нужно знать — это площадь обогреваемого помещения. Ведь от этого напрямую зависит мощность агрегата. По мнению производителей расчет прост: каждые 10 м2 площади требуют выработки 1 кВт тепловой энергии. При общей площади дома 150 м2 достаточно мощности 15кВт. Но здесь не все так просто.

Поправки необходимо сделать, если:

• Высота потолка больше 3 м;
• Количество оконных проемов превышает норму;
• Дом недостаточно утеплен.

Также нужно помнить, что в суровых климатических зонах в холодное время года котел придется топить постоянно, даже ночью. Поэтому лучше подобрать агрегат с запасом мощности в 5-10 кВт, что позволит контролировать интенсивность горения.

Кроме мощности, важными являются следующие характеристики:

• Производительность или КПД — важная характеристика отопительной системы. Этот коэффициент находится в прямой зависимости от конструктивных особенностей оборудования и способа сгорания топлива. У твердотопливных котлов КПД достаточно велик, он составляет 80-98%.
• Себестоимость при эксплуатации. Надёжность марки котлов зависит не только от производителя, но и от конструкторских решений, материалов, используемых для узлов и корпуса, стоимости и доступности сервиса, запасных деталей, условий эксплуатации.
• Вид потребляемого топлива — еще одна важная характеристика. При расчетах стоимости отопления в частном доме учитывают цену на выбранное топливо в регионе (уголь, пеллеты, дрова) и производительность оборудования. Чем дороже стоит топливо и выше скорость сгорания, тем более дорогим становится отопление частного дома или коттеджа.

Преимущества и недостатки твердотопливного котла

Основным аргументом в пользу котлов на твердом топливе, который приводят мастера, специализирующиеся на отопительном оборудовании, становится доступность горючего и разнообразие его видов. При отсутствии возможности подключения к газовой магистрали котельная, работающая на дровах, угле, торфе, — эффективное и сравнительно недорогое решение.

Потребители отмечают следующие достоинства этого вида техники:

• возможность выбора оптимальной модели с учетом особенностей применяемого топлива, требуемых характеристик;
• энергонезависимость;
• способность стабильно работать в сложных эксплуатационных условиях (в пыльных помещениях, во время проведения строительных или производственных работ);
• отсутствие необходимости в предварительном оформлении разрешительных документов перед установкой котла.

При этом твердотопливные агрегаты требуют регулярной подачи топлива и чистки от золы. Они автономно работают 5‑12 часов, после этого пламя в топке затухает. Устранить этот недостаток можно установкой пиролизного агрегата.

Организованная на базе такой котельной система обогрева требует детальных расчетов, учета действующих требований безопасности при эксплуатации и монтаже. Регулярное техобслуживание — гарантия надежной безаварийной работы установки.

Пиролизный котел

Пиролизные котлы станут вашим удачным выбором при условии грамотного и взвешенного к ним отношения.

Продавцы наделяют этот вид котлов зачастую преувеличенными достоинствами – горение без дыма и золы, длительность 12 часов с 1 закладки и КПД 83—89%. Подобные заявления – это грамотный маркетинговый ход. Данные факторы действительно присутствуют и работают, но только при условии квалифицированного подхода к данным котлам со стороны хозяина.

• КПД пиролизного теплогенератора составляет 75—80%, если следовать рекомендациям и «кормить» его сухой древесиной.
• Бездымное горение тоже дают дрова влажностью не более 20%, только такие допускается использовать в данном котле.
• Поскольку воздух нагнетается вентилятором, то от просушенной древесины остается лишь легкий пепел, выдуваемый в дымоходную трубу.
• Длительность работы с 1 загрузки достигается за счет увеличения объема топливника.

Отопительный агрегат зовется пиролизным, но специалисты — котельщики называют его «аппарат верхнего дутья». Он тем и отличается от классического котла с вентилятором, что воздух нагнетается из топки в зольник, а не наоборот. Керамическая перегородка и увеличенная камера сгорания дают повышение стоимости изделия вдвое против традиционного отопителя. К тому же, керамика использующаяся в нем — имеет ограниченный срок службы.

По материалу и конструкции теплообменника различий никаких нет, как и в особенностях эксплуатации. Та же инерционность, требующая установки аккумулятора тепла, плюс нужна защита от конденсата и теплового удара.

Чугунные котлы

Многие потребители отдают предпочтение чугунным котлам, доверяя проверенным временем системам. Ориентировочный срок службы составляет 30-40 лет. Главным достоинством чугунных котлов является разборность конструкции, сборку которой можно осуществлять уже непосредственно перед монтажом.

Это значительно упрощает транспортировку и удешевляет ремонт в случае аварии: при поломке можно заменить только поврежденную секцию.

Чугунный отопительный котел

Сам материал славится высокой устойчивостью к коррозии. Даже под действием влаги электрохимическая коррозия значительно медленнее. А образованный со временем на поверхности тонкий слой ржавчины не проникает дальше внутрь покрытия. Самое уязвимое место в котле – топка.

Оседающий на стенках конденсат насыщен множеством химически агрессивных веществ. Например: присутствующий в его составе оксид серы, при взаимодействии с водой образует серную кислоту, которая постепенно разъедает внутренние стенки конструкции.

Совет: Лучший способ предупредить развитие коррозийного процесса – не допускать частое остывание топки, провоцирующее образование конденсата.

Одним из условий долгого срока службы системы является грамотно продуманное проектирование и правильно выполненный монтаж обвязки котла.

Схема: устройство отопительного твердотопливного котла

Автоматические твердотопливные котлы

В продаже имеются автоматические твердотопливные котлы. Правильнее назвать их полуавтоматическими, поскольку котел все таки требует периодически определенных действий от человека, пускай и не каждый день.

С устройством и принципом работы автоматического твердотопливного котла можно познакомиться, если посмотреть этот видеоклип:

https://youtube.com/watch?v=wz5_tLCx1FU

Топливом для автоматического котла могут быть гранулированный уголь фракции 5 — 25 мм. или древесные гранулы — пелеты, а также гранулы из других горючих материалов — торфа и отходов растительного и животного происхождения.

Необходимость использования только гранулированного топлива для сжигания в автоматических котлах, вызывает определенные сложности для хозяев дома. Стоимость такого топлива на рынке заметно выше, чем обычных колотых дров или угля.

В автоматических котлах производители часто предусматривают возможность замены горелки для гранулированного топлива, на другую горелку — для газа или жидкого топлива. Вместо горелки могут устанавливаться колосники. В этом варианте котел превращается в обычный котел на дровах.

Гранулированное топливо обычно продается в мешках. Топливо легко и без пыли загружается в бункер котла. Одной загрузки бункера хватает на 3 — 10 дней работы котла.

После розжига в начале отопительного сезона, горение в автоматическом котле происходит непрерывно. Автоматический котел может работать в двух режимах:

• Режим активного горения, при котором мощность котла может быть в диапазоне 10 — 100% от номинальной.
• Режим поддержки горения, когда мощность котла выбирается такой, чтобы обеспечить температуру теплоносителя в котловом контуре около 55 град.С. Автоматический контроллер переводит котел в режим поддержки, когда отсутствует отбор тепла из отопительного контура. Такой режим необходим для защиты котла от низкотемпературной коррозии (подробнее см. ниже), а также обеспечивает постоянную готовность котла к возобновлению активного горения.

В процессе работы котла необходимо:

• Следить за наполнением бункера и загружать топливо в бункер один раз каждые 3 — 7 дней.
• Удалять золу из съемного зольного ящика через каждые 2 — 4 дня.
• Один раз в неделю чистить внутренние поверхности котла от отложений специальным инструментом.
• Ежегодно, перед началом отопительного сезона, проводить чистку и проверять исправность дымохода котла.

Руководство по выбору котлов на твердом топливе

Котлы, предназначенные для сжигания различных видов твердого топлива, делятся на такие разновидности:

• Классические (традиционные), прямого горения. Действуют по принципу обычной печки, только вместо воздуха нагревают воду для системы отопления.
• Пиролизные. В них из древесины и угля во время горения выделяется горючий газ, который после сжигается во вторичной камере, нагревая теплоноситель.
• Пеллетные и угольные. Греют воду с помощью горелок, куда топливные гранулы подаются автоматически.

Еще есть специализированные модели, работающие на древесных опилках либо щепе, но они мало распространены из-за своей узкой направленности.

• Все перечисленные котлы продаются в напольном исполнении и могут оснащаться водяным контуром для обеспечения горячего водоснабжения.
• Попытки изготавливать и продавать настенные твердотопливные котлы предпринимались, но не увенчались успехом по причине высокой цены готовых изделий и отсутствия спроса на них.

Традиционный котел на твердом топливе состоит из таких основных элементов:

• камеры сгорания (топливника), куда закладываются дрова и происходит их сжигание;
• колосниковой решетки, играющей роль площадки для топлива;
• зольной камеры (зольника), куда через колосники ссыпается зола и пепел;
• теплообменника, где теплота сгорания передается воде;
• водяной рубашки, окружающей топливник со всех сторон;
• системы подачи воздуха в топку котла;
• приборов контроля (манометр, термометр).

Чугун долговечнее и надежнее стали, но боится перепадов температуры и дороже в среднем на 40%.

Для водяной рубашки используется тонкий металл (2 мм и меньше).

Принцип работы классического котла

Для сравнения напомним, как работает классический твердотопливный котел:

1. Горючее (древесину или уголь) укладывают на колосники и поджигают.
2. В процессе горения пламенем нагреваются стенки топливника и теплоноситель, находящийся за ними.
3. Раскаленные газы и дым перед выходом в дымоходную трубу проходят через теплообменник, где отдают большую часть тепловой энергии той же воде.
4. Воздух на горение подается через дверцу зольника за счет тяги дымохода. Второй способ – нагнетание воздуха вентилятором, управляемым электронным блоком автоматики в зависимости от показаний датчиков.
5. Остывший теплоноситель из системы отопления поступает в рубашку котла снизу, а нагреваясь от стенок топки, выходит из патрубка в верхней части.

Первая стадия

1. Сжигание твердого топлива происходит в режиме тления, при котором выделяется горючий пиролизный газ.
2. От действия вентилятора, нагнетающего воздух в основную топку, этот газ устремляется вниз и проходит с зольник сквозь колосники и перегородку с керамической вставкой.

Вторая стадия

1. В керамической вставке проделано отверстие (сопло), куда выходит газ. Он сгорает уже внутри зольника, создавая факел пламени, направленный вниз.
2. От него греется днище камеры, за которым располагается вода.
3. Дальше процесс идет так же, как в классическом теплогенераторе.

В отличие от традиционных и пиролизных агрегатов, стенки топливника пеллетного котла нагреваются пламенем горелки, встроенной в загрузочную дверцу. Она способна разжигаться и отключаться автоматически под управлением блока автоматики. Уголь или пеллеты подаются в необходимом количестве в горелку посредством шнекового конвейера.

Чем оборудованы современные котлы

Большинство моделей отечественного и зарубежного производителя оборудованы теплоизоляцией, которая способствует уменьшению потерь тепла. В таких котлах оснащенный вентилятором блок управления нередко заменяет автоматический регулятор тяги.

Для регулировки интенсивности горения можно выбрать автоматический или ручной регулятор подачи воздуха в камеру сгорания. Маломощные котлы с ручной регулировкой удобны в работе тем, что позволяют регулировать тягу в соответствии с выбранным температурным режимом.

Большим спросом пользуются и двухконтурные твердотопливные котлы, выполняющие одновременно две функции: обогревая помещения дома и обеспечивая его жильцов горячей водой. При выборе устройства стоить определить для себя: будет ли он основным или вспомогательным элементом системы.

Схема: работа твердотопливного котла

Если ориентироваться на стоимость твердотопливного котла, то лучше отдавать предпочтение агрегатам зарубежных производителей в среднем ценовом сегменте. Существенным отличием от дорогостоящих аналогов будет только отсутствие в них сложной электроники.

Ее основная задача — контролировать процесс горения с учетом температуры внутренних помещений и наружного воздуха, упрощая тем самым эксплуатацию агрегата.

Твердотопливные котлы

Несмотря на все недостатки, твердотопливные котлы для отопления частного дома используются в большинстве случаев. Наверно, во многом это благодаря привычке и традициям, но факт остается фактом — котлов на твердом топливе в нашей стане установлено больше чем всех других.

Твердотопливные котлы работают в основном на дровах и на угле

В основном для отопления используют два вида твердого топлива — дрова и уголь. Что проще достать и дешевле купить, тем в основном и топят. А котлы — под уголь и дрова надо использовать разные: в дровяных твердотопливных котлах загрузочную камеру делают большего объема — чтобы можно было заложить больше дров. В угольных ТТ котлах топку делают меньше по размеру, но с более толстыми стенками: температура горения очень высокая.

Плюсы и минусы

К достоинствам данных агрегатов можно отнести:

• Недорогое (относительно) отопление.
• Простая и надежная конструкция котлов.
• Есть энергонезависимые модели, которые работают без электричества.

Недостатки серьезные:

• Циклический режим работы. В доме то жарко, то холодно. Для нивелирования этого недостатка в системе устанавливают теплоаккумулятор — большую емкость с водой. В ней на фазе активного горения запасается тепло, а потом, когда закладка топлива прогорит, запасенное тепло расходуется на поддержание нормальной температуры.
• Необходимость регулярного обслуживания. Дрова и уголь надо закладывать, разжигать, затем регулировать интенсивность горения. После прогорания топку надо вычистить и запустить процесс по-новой. Очень хлопотно.
  Принцип работы обычного твердотопливного котла
• Невозможность оставить дом на длительное время. Из-за цикличности работы необходимо присутствие человека: надо топливо подкидывать, иначе система при длительном простое может замерзнуть.
• Процесс закладки топлива и чистки котла довольно грязное занятие. При выборе места установки это стоит учитывать: ставить котел надо максимально близко к входной двери, чтобы не носить грязь через все помещение.

Если говорить в общем, то использование твердотопливного котла для отопления частного дома — неудобное решение. Хоть закупка топлива, как правило, обходится относительно недорого, но если посчитать еще затраты времени, то не так уж и дешево выходит.

Котлы длительного горения

Чтобы увеличить промежуток между закладками топлива были разработаны котлы длительного горения. В них используются две технологии:

• Пиролиз. Пиролизные твердотопливные котлы имеют две или три камеры сгорания. Закладка топлива в них горит при недостатке кислорода. При таком режиме образуется большое количество дымовых газов, большая часть которых горючи. Причем при горении они выделяют тепла намного больше, чем дрова или тот же уголь. Эти газы попадают во вторую камеру, куда через специальные отверстия подается воздух. Смешиваясь с ним, горючие газы воспламеняются, выделяя дополнительную порцию тепла.
  Принцип работы пиролизного котла
• Режим верхнего горения. В традиционных твердотопливных котлах огонь распространяется снизу-вверх. Из-за этого горит большая часть закладки, топливо прогорает быстро. Во время активного горения часто происходит перегрев системы и дома, что очень некомфортно. При использовании верхнего горения огонь разжигается только в верхней части закладки. Одновременно горит только небольшая часть дров, что выравнивает тепловой режим и увеличивает срок горения закладки.

Котел с верхним горением

Насколько эффективны эти технологии? Довольно эффективны. В зависимости от конструкции одна закладка дров может гореть от 6-8 до 24 часов, а угля — от 10-12 часов до нескольких суток. Но для получения такого результата необходимо использование топлива высокого качества. И дрова и уголь должны быть сухими. Это — основное требование. При использовании влажного топлива котел даже может не выйти на режим тления, то есть, греть он не начнет. Если у вас есть дровник с двух-трех годичным запасом дров или обширный сарай, в котором храниться уголь, котел длительного горения для отопления частного дома — хороший выбор. Лучше, чем обычный.

Регулятор тяги для котлов

Не так давно интенсивность горения дровяных отопителей регулировалась исключительно вручную, путем открывания или закрывания дверцы зольника, откуда происходит подача воздуха в топку за счет естественной тяги дымохода.

Сейчас этим занимается специальное устройство — регулятор тяги для твердотопливных котлов. Хозяину дома только и остается, что выставить желаемую температуру теплоносителя. Вопрос в том, насколько хорошо справляется данный элемент со своими функциями и нужен ли он вообще.

Главную роль в устройстве регулятора играет термостатический элемент, помещенный внутрь цилиндрического корпуса и связанный механически с рычагом и цепочкой, прикрепленной к дверце зольника.

Элемент представляет собой герметичную колбу, наполненную термочувствительной жидкостью, значительно расширяющейся при нагревании. Он находится в том конце корпуса, который вкручивается внутрь водяной рубашки котла и непосредственно контактирует с теплоносителем.

Конструкция изделия от разных производителей может отличаться.

Типовой механический регулятор тяги состоит из следующих элементов:

• Погружная гильза;
• Термостатическая капсула;
• Шток;
• Исполнительный механизм;
• Рычаг;
• Пружина;
• Настроечная рукоятка;
• Цепь.

Функционирует устройство следующим образом:

• жидкость в термостатическом элементе нагревается, контактируя с нагревающимся теплоносителем;
• благодаря расширению рабочей среды в термостатическом элементе, исполнительный механизм перемещает рычаг;
• при перемещении рычага ослабляется цепочка и заслонка начинает закрывать отверстие;
• за счет уменьшения потока воздуха в топку, интенсивность горения топлива снижается;
• теплоноситель остывает и вместе с этим сжимается рабочая среда в термостатическом элементе;
• рычаг перемещается вверх, приоткрывая заслонку;
• регулировка выполняется циклически до полного прогорания топлива, при остывании теплоносителя рычаг поднимает заслонку в верхнее положение.

На торце устройства расположена рукоятка настройки. Она ограничивает ход рычага, определяя крайнее положение воздушной заслонки. Это дает возможность задать определенную температуру теплоносителя, которая будет поддерживаться в автоматическом режиме.

К сожалению, не все котлы пригодны для установки подобного устройства. Потому, прежде чем купить регулятор тяги твердотопливного котла,следует убедиться в том, что Ваш котел пригоден для подобного вида работ и имеет специализированное отверстие для прибора.

Основными плюсами регулятора тяги являются:

• Простота установки;
• Отсутствие необходимости электрического снабжения;
• Простота эксплуатации;
• Регулятор тяги твердотопливного котла, цена которого очень важна, относительно дешев. Это является видимым преимуществом, потому, очень часто выносится как достоинство, благодаря удачному соотношению цены и качества.

Установить регулятор тяги очень просто, для этого просто необходимо следовать небольшой инструкции:

• Необходимо хорошо прогреть котел вручную;
• Вторым шагом будет установка температуры на приборе в 65 градусов по Цельсию;
• Далее стоит измерить температуру жидкости в системе, и когда она достигнет установленной, то есть 65%, прикрепить регулятор, оставив заслонку приоткрытой, с зазором в пару миллиметров.

Следуя этой простой инструкции, можно без труда установить регулятор тяги для твердотопливных котлов, регулируя показатели системы сразу после крепления.