Как выбрать водогрейный котел на твердом топливе – особенности конструкции, правила выбора

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.

Разновидности

Так называемые энергонезависимые котлы подразделяются на несколько категорий. Твердотопливные установки разделяют по типам конструкции и количеству топок, они бывают следующими:

• Классические — стандартная конструкция, с одной топкой, можно загружать пеллетами, дровами, углем и другим твердым топливом.
• Длительного горения — пиролизные котлы, с двумя камерами горения, для твердого топлива и для продуктов сгорания отдельно.
• Пеллетные — специальные установки, с дозировщиком пеллета, подходят для производств, ферм и дачных участков.
• Энергозависимые — работающие с электрическим тэном, насосом и терморегулятором.
• Автоматические — современные установки, с терморегулятором, «умным ОС», являются энергозависимыми, не нуждаются в постоянном контроле.
• С охлаждающим водяным контуром — энергонезависимые, в которых можно регулировать температуру и интенсивность сгорания топлива, водяным теплообменником.

Котлы с водяным контуром

Твердотопливные котлы с водяным контуром – это новый подход к решению двух задач: организация отопления и горячего водоснабжения. По сути, это одноконтурный агрегат, внутри которого установлен бойлер. Как и в первом случае, бойлер может быть установлен как сверху топки, так и с боку.

Простейшая разновидность — титан

Внутри теплообменника движется горячая вода, обогревающая систему отопления здания. Ее отводящий контур проходит через теплообменник, установленный внутри бойлера. Таким образом и происходит нагрев воды внутри бака для хозяйственных нужд.

Так как технология, используемая внутри данного вида оборудования, имеет некоторые особенности, то это сказывается на эффективности работы двух систем сразу (имеется в виду отопление и ГВС). Вот почему производители заботятся о том, чтобы дрова или другие виды твердого топлива сгорали внутри топки полностью, максимально выделяя тепловую энергию, которую бы хватало на две системы жизнеобеспечения человека.

И еще один момент для информации. Если хотите, чтобы установленные в вашем собственном доме водогрейные котлы, работающие на твердом топливе, работали эффективно, используйте для этого топливо только с пониженным содержанием влаги.

https://youtube.com/watch?v=WJ1NtbLeGV4

Не забудьте оценить статью:

Подготовка котельной к работе

Удостовериться в наличии необходимого количества воды и проверить топку на отсутствие мазута. Также нужна вентиляция топки, чтобы избежать воспламенения накопившихся газов. При подаче топлива в топку розжиг его осуществляется электрическим запалом или от горящего источника.

Пар распределять следует медленно для равномерного прогревания частей котла. Перед подъёмом пара нужно убедиться, что воздушный клапан открыт. Во время подогрева воды и подъёма пара проверяется герметичность люков, лазов и крышек. Включают подпиточные насосы, запускают автоматические котельные установки с включением топливного насоса, вентилятора и подачей тока к зажигающим электродам. По достижению давления пара 1 кг/кв.см. закрывают воздушные краны и продувают водоуказательные приборы. После достижения паром давления 3 кг/кв.см. обследуют фланцы и лазы, обжимая их гайки. При давлении 5 кг/кв.см. включается подпитка водой и продувка.

Особенности эксплуатации водогрейных котлов

Широкую популярность среди заказчиков хуторских домовладений заслуженно обрели отопительные котлы, в которых природный газ используется в качестве источника тепла. Это простые и надежные в эксплуатации агрегаты.

Для обеспечения горячей водой счастливых обывателей и эффективным отоплением домовладения применяют специальные котлы в двухконтурном исполнении конструкции.

В некоторых случаях котлы используют исключительно для обогрева помещения. Они представляют систему с одним контуром конструкции отопительного агрегата.

Усредненный эксплуатационный срок двухконтурного водогрейного агрегата может составлять до двадцати лет.

От вида сгораемого топлива зависит время работы агрегата до первой прочистки внутренней поверхности. Средний показатель колеблется от трех тысяч отработанных часов.

Монтаж

В соответствии с нормами и правилами можно осуществить установку котла на дровах своими руками. Монтаж, при этом, выполняется на основании, который отличается своими негорючими характеристиками и прочностью. А облицовка пола и, близ расположенных, стен должна быть выполнена полностью из негорючих материалов.

Для проведения дымохода применяют разделку в соответствии с правилами пожаробезопасности. Например, там, где горючий материал примыкает к поверхности стены, необходимо проложить устойчивый к огню утеплитель. Стальной лист используется для облицовки всего материала.

• Подключение водного отопления идущего от котла выполняется к специально сконструированным отводам. Инструкция указывает на конкретный патрубок для обратки и подключения контура. Если мощность превышает показатель в сорок киловатт, то котел необходимо установить в отдельном помещении.
• Котел, зависящий от потребления электроэнергии, должен подключаться посредством устройства стабилизатора, а также источника, обеспечивающего бесперебойную подачу питания.
• Автоматы используются в обязательном порядке с прямым подключением от щитка. А в случае необходимости установку можно непосредственно в помещении подвала. Только здесь должна присутствовать, как соответствующая вентиляция, так и освещение, обеспечивающееся естественным образом.

Разновидности

На сегодняшний день разработано несколько конструкций котлов на дровах.

Котел прямого горения

Этот отопитель еще называют классическим. Он имеет самое бесхитростное устройство: в корпусе располагаются топка и теплообменник или водяная рубашка. Интенсивность горения топлива регулируется воздушной заслонкой. Преимущества у такого решения следующие:

• простота конструкции, а следовательно и надежность;
• котел может быть энергонезависимым;
• компактные размеры;
• неприхотливость к качеству топлива.

Недостатки котлов:

• топливо в топку приходится подбрасывать каждые 4 часа;
• отсутствует возможность быстро снизить мощность тепловыделения: даже при полностью закрытой заслонке топливо продолжает какое-то время гореть;
• низкий КПД.

С верхним горением

Данный вид отопителя создавался с целью продлить время работы на одной закладке горючего вещества, чтобы сократить участие пользователя. Идея состоит в следующем: топливо загружается в высокую цилиндрическую топку в виде колонны и поджигается сверху, при этом воздух по подвижному воздуховоду подается строго в зону горения (она по мере прогорания топлива постепенно опускается вниз).

Угольные котлы с верхним горением могут работать на одной закладке топлива до нескольких суток.

Важно! Котлы с верхним горением невозможно догрузить топливом, пока не догорит текущая закладка. Кроме того, остатки топлива часто прилипают к стенкам и те приходится чистить

Дровяные котлы этого типа могут быть энергонезависимыми, угольные — для полного сгорания угля им нужна принудительная подача воздуха.

С управляемой подачей воздуха

Котлы также призваны продлить время работы на одной закладке топлива, но действуют на ином принципе. Он состоит в следующем: когда теплоноситель достаточно прогреется, автоматика закрывает заслонку, и пламя в топке гаснет. Когда теплоноситель остынет, включается вентилятор и раздувает в топке пламя.

Фото 1. Твердотопливный отопительный котел с управляемой подачей воздуха «Сибирь-Гефест», мощностью 30 кВт.

Такие котлы считаются более практичными, чем отопители с верхним горением, но они не могут быть энергонезависимыми.

Пиролизные котлы

Применен несколько иной принцип сжигания топлива: оно нагревается в отдельной камере до высокой температуры, вследствие чего биополимерные молекулы разлагаются на горючие газообразные вещества; эта смесь газов (древесный газ) поступает в другую камеру и там сжигается.

Пиролизный котел имеет ряд достоинств:

• КПД очень высок, поскольку топливо сгорает практически полностью;
• в сравнении с другими дровяными котлами, выхлоп содержит наименьшее количество вредных веществ;
• длительная работа на одной закладке;
• управляются почти так же легко, как газовые котлы;
• зола образуется в малых количествах.

Недостатки:

• требуется электричество;
• можно закладывать только сухие дрова (влажность не более 20%).

Отопители с верхним горением и управляемой подачей воздуха называют общим термином «котлы длительного горения». Позже в эту группу стали включать и пиролизные котлы.

Пеллетные устройства

Единственный вариант твердотопливного котла, в который топливо может загружаться автоматически. Оно имеет вид однородных по размеру гранул (они называются пеллетами), которые получают путем прессования опилок или шелухи сельскохозяйственных культур.

Еще одно важное достоинство: шнек подает топливо малыми порциями (применяется особая пеллетная горелка), так что инерционность у пеллетного котла полностью отсутствует

Фото 2. Пеллетный котел серии BIOPEL, 228 кг, мощность 30 кВт, производитель «OPOP».

Основные виды котлов длительного горения

Как только была создана огромная сеть газовых магистралей, и природный газ стал доступен для применения в газовых котлах для отопления домов, котлы для отопления на дровах и твердом топливе потеряли свою популярность из-за худших эксплуатационных характеристик. Ведь дрова в котле быстро сгорают, и топливо нужно добавлять каждые три-четыре часа. Конструкторы создавали системы автоматической подачи топлива, но такие устройства работали надежно только с марками топлива мелких фракций – пеллетами, угольной крошкой и т.д. Дрова и крупные куски угля они не могли подавать в топку котла.

Чтобы не остаться без работы и выпустить изделия, которые будут пользоваться спросом, изготовители котлов нашли оригинальное решение. Ведь если подачу дров нельзя организовать автоматически, то нужно заставить их гореть дольше. Рыночные отношения, конкуренция и борьба за потребителя создали котлы отопления длительного горения на дровах, которые во многих регионах страны стали альтернативой газовому отоплению.

В результате конструкторами были созданы три разновидности агрегатов:

• дровяной котел длительного горения с удлиненной топкой;
• котлы для отопления на дровах для дома с верхним горением топлива;
• газогенераторный (пиролизный) котел.

Дровяной котел с удлиненной топкой

Его основное отличие от стандартных котлов на твердом топливе – вытянутая (удлиненная) форма топки. При работе котла такого типа производится дозированная подача воздуха в топку. Такой принцип работы позволяет увеличить время сгорания одной закладки топлива до 6 – 8 часов.

Дровяной котел с верхним горением топлива

Основное, чем котел для дома на дровах длительного горения этого типа отличается от классического твердотопливного агрегата. заключается в том, что розжиг и процесс горения происходит в топке сверху вниз. Для этого используется специальная горелка, которая располагается сверху и движется по мере сгорания топлива вниз.

Этот принцип – принудительное, медленное и последовательное, причем направленное вниз тление дров и недостаток кислорода существенно уменьшает скорость распространения пламени. При тлении образуются газы – метан, угарный газ (СО) и водород. Выделяющиеся при гидролизе древесины газы догорают в топке теплообменника. Такая конструкция отопительного агрегата позволяет делать одну закладку топлива в сутки.

Газогенераторнынй (пиролизный) котел

Если сравнивать между собой котлы для отопления на дровах длительного горения, то газогенераторный (пиролизный) котел можно считать самым экономичным и высокотехнологичным. Их конструкция намного сложнее, чем у котлов подобного типа, экономичность значительно выше, а время работы на одной заправке не менее 12 часов.

Принцип работы пиролизного котла

Если в котле с верхним горением топлива оно, пусть медленно, но горит, то в пиролизном котле горения в верхней камере, в которую загружены дрова, горение отсутствует. Топливо в камере тлеет и выделяет древесный газ — смесь водорода, метана, азота и угарного газа (СО). Через форсунку древесный газ поступает в нижнюю камеру сгорания, в которую принудительно подается воздух. Температура сгорания достигает 1000 градусов.

Пиролизные котлы имеют следующие характерные преимущества:

1. высокий КПД достигающий 97%;
2. срок работы с одной закладки дров до 12 часов;
3. остается небольшое количество золы;
4. в атмосферу поступает меньше угарного газа, который сгорает в топке.

Пиролизные котлы отопления прекрасно работают на любом топливе. Но наивысшей эффективности они достигаю при использовании сухих дров с влажностью не более 20%. Владельцы должны знать, какие дрова лучше для отопления, заранее их заготовлять и хранить так, чтобы их качество не ухудшалось.

Достоинства и недостатки

К плюсам можно отнести следующие факторы:

• Простота конструкции и обслуживания.
• Доступность и относительная дешевизна топлива.
• Высокая инерционность. котел дольше находится в состоянии нагрева и сильнее обогревает помещение.
• Многие модели являются энергонезависимыми .

Минусы данных котлов

• Необходимость периодической чистки зольника и топки, а также ее загрузки топливом.
• Необходимость соблюдения правил безопасности при обращении с огнем и горячими деталями котла.
• Зависимость работы от уровня и давления воды в системе — в результате порой существует возможность перегрева при малом уровне. Исходя из этого — требование наличия расширительного бака и периодическая доливка воды. Во избежание отложений вода должна быть пропущенной через фильтр.
• Более низкий КПД. чем у других типов котлов (50−85% против 85−95% у газовых).
• Высокая инерционность при работе: для самого котла это минус — возможность перегрева.
• Трудная регулировка режима обогрева, из-за большой инерционности.

Исходя из всего вышеизложенного видно — у твердотопливных котлов, как и у всех других, имеются положительные и отрицательные стороны.

От автора. Пришлось мне как-то 1,5−2 года поработать кочегаром-истопником на самодельном мощном котле, замурованном в кирпич. Котел работал на дровах больших размеров (1−1,5 метра длиной) и угле. Обогревал он два автомобильных гаража на 3−6 больших грузовиков каждый и небольшой двухэтажный административный пристрой к одному из них. Что напрягало — постоянная каждодневная чистка от золы и шлака, и невозможность точно держать нужную температуру даже при качественном топливе. А некачественное (отсыревшее) топливо постоянно приходилось смачивать отработанным машинным маслом.

Как смонтировать твердотопливный котел, смотрите на видео:

Твердотопливные котлы с подачей в топку вторичного воздуха

 (Псевдо пиролизные котлы)

В обычных котлах с природным процессом горения, в целях регулирования мощности сокращают подачу воздуха в топку. Недостаток воздуха для горения, как и в пиролизных котлах, вызывает появление в отходящих газах горючих газов, которые бесполезно улетают в трубу. Увеличивается расход топлива, а КПД котла уменьшается.

В твердотопливном котле с подачей в топку вторичного воздуха происходит обычный природный процесс горения топлива — горит сразу вся закладка дров. Подача вторичного воздуха в верхнюю часть топки способствует сжиганию горючих газов, которые появляются при ограничении подачи воздуха в топку. Канал подачи вторичного воздуха в верхней дверце показан синей стрелкой.

Для повышения экономичности обычных твердотопливных котлов, производители придумали в верхнюю часть топки дополнительно подавать вторичный воздух, и горючие газы сгорают в топке.

У таких котлов увеличивается КПД, но продолжительность горения загрузки топлива и другие параметры остаются как у традиционных котлов.

Однако, некоторые производители и продавцы называют такие котлы тоже пиролизными. Такой маркетинговый ход — дешевые пиролизные котлы, налетай покупай. Как говорят, не обманешь — не продашь.

В настоящих пиролизных котлах увеличение длительности горения обусловлено тем, что процесс горения происходит только в нижнем слое закладки дров. Для того, чтобы не горела вся закладка топлива, тяга в топке направлена вниз или в сторону от зоны горения. Дрова тлеют, а большая часть тепла выделяется в результате сгорания газов.

В традиционных котлах с подачей в топку вторичного воздуха, горение газа лишь незначительно увеличивает поступление тепла, и только в тот период, когда ограничивают мощность котла, прикрывая подачу воздуха. Основное количество выделяемого тепла обеспечивает естественный процесс горения дров. Тяга в  топке котла направлена вверх, поэтому горит вся закладка топлива.

В продаже встречаются котлы (российские, китайские …) с бутафорской системой подачи вторичного воздуха в топку. При покупке котла вам покажут детали системы, расскажут как она работает, но на практике эффекта не будет, так как не выполнены другие условия сгорания газа.

Насторожитесь, если продавец утверждает, что в его «пиролизном» котле можно сжигать другое топливо, кроме дров, а дожиг газа в топке работает на дровах с высокой влажностью. Из влажного топлива выделяется много водяного пара, который снижает концентрацию и температуру отходящих газов и газы не горят.

В видеоролике пример недобросовестной рекламы псевдо пиролизного котла, как пиролизного.

Твердотопливный котел естественного горения с подачей в топку вторичного воздуха.

Как правильно установить приточно-вытяжную вентиляцию

Есть несколько объективных причин, по которым вентиляция в котельном помещении необходима:

• подача в котел достаточного количества кислорода для поддержания процесса горения;
• вывод за пределы помещения угарных газов, случайным образом попавших в помещение из топки;
• компенсация использованного в процессе горения количества воздуха.

Обратите внимание, что для сгорания 1 кг дров понадобится 4,6 м3 воздуха, а сжигание угля требует порядка 8-9 м3, исходя из качества топлива.

1. Отверстия для притока и оттока воздуха должны быть расположены в разных сторонах котельной. Приточное отверстие делают в нижней части стены как можно ближе к теплогенератору, а вытяжное – под потолком.
2. Если котел оборудован дымососом или нагнетающим вентилятором, вытяжку рядом с ним располагать не стоит (прочитайте: “Как выбрать дымосос для твердотопливного котла – виды, различия”). В противном случае произойдет переворот тяги, и вытяжное отверстие станет приточным.
3. Если дверь из жилого дома выходит в топочную, то в полотне желательно встроить решетку приточного отверстия. Поступающий в котел теплый воздух улучшит процесс сгорания топлива.
4. Размер вытяжного отверстия должен быть меньше приточного, поскольку большая часть поступающего воздуха вступает в термохимическую реакцию и выходит наружу по дымоходу в виде CO₂.

Рассчитать необходимый размер вытяжки можно, если мощность котла умножить на 8 – получим площадь отверстия в см2.

Дополнительные критерии выбора твердотопливного котла для частного дома

1. Насколько хорошая у вас тяга в дымоходе. Если она недостаточная, остановиться лучше на моделях с дополнительной вентиляционной системой.
2. Нужна ли вам возможность перехода на газ. Если у вас частые перебои с электричеством и газом, или же вам уже нужно заехать в новый дом, а газ туда ещё не провели, но в скором времени обещают, тогда устройство с возможностью смены топлива — то что вам нужно. Для работы на газу отлично переоборудуются классические агрегаты путём установки надувной грелки.
3. Какой вес и стоимость установки. Твердотопливный котёл для частного дома из стали примерно на 20 % весит меньше, чем чугунное, а потому его доставка и установка обойдётся вам дешевле.
4. Какие гарантии долговечности. Чем на больший срок предоставляют гарантию фирмы, тем лучше. В среднем она составляет около десяти лет.
5. Насколько высока безопасность использования. Более дорогостоящее оборудование имеет больше уровней защиты от ожогов и травм.

Производители, признанные лучшими

Непростой выбор обозначен достаточным количеством предлагаемого ассортимента. Выпускают такую продукцию соответствующего качества многие страны.

Цена на котел на дровах составляет от восьми тысяч ста рублей и варьируется в зависимости от того, какой страной был произведен конкретный агрегат.

Если обратится к рейтингу, то:

• Лидируют котлы немецкого производства с полной автоматизацией и большой экономией в потреблении топлива;
• Котлы из Австрии во многих отношениях идентичны им, включая систему безопасности со многими уровнями;
• Котлы чешские, где отдельны марки чрезвычайно популярны, благодаря возможности работать не только на древесных породах;
• Латвийские котлы, оцененные россиянами по показателям качества и теплоэффективности, которые позволяют функционировать на протяжении двух дней от одной закладки;
• В российских котлах после дополнительной доработки, появились все необходимые показатели, так что их популярность сильно возросла за последнее время.

Система отопления с твердотопливным котлом

Насколько комфортна в пользовании система отопления на твердом топливе? Помимо того, что отопительные системы с твердотопливным котлом не уступают в комфорте пользования обычным, более популярным системам, они ещё и намного экономнее. В схеме монтажа твердотопливного котла, в отопительной системе на твёрдом топливе используют такие элементы:

• • Котёл — генератор тепла
  • Накопитель — этот элемент заботиться о равномерном горении топлива, для его наиболее целесообразного горения. Бак-накопитель несёт очень важную функцию: даже после сгорания топлива, отдаёт в систему, аккумулированое тепло, что стабилизирует в общем работу всей системы. В зависимости от вида, может содержать в себе бак для обеспечения потребностей в крупных объёмах воды, например для принятия ванны. Также, в зависимости от комплектации, бак может быть с дополнитеным нагревательным элементом — теном . Во время пиковых нагрузок, он поддерживает систему, помогая нагревать воду. Так же существуют электрические котлы небольших размеров, которые устанавливаются прямо на проточную трубу, с той же целью — поддержать главный котёл во время пиковых нагрузок и не дать воде быстро остыть после прогорания топлива. Ведь для поддержания температуры нужно меньше энергии, чем для первоначального нагрева.
  • Термостатический смеситель — контролирует стабильную температуру, путём смешивания горячей(уже нагретой) и холодной воды.
  • Циркуляционный насос с термостатическим клапаном — контролируют, чтобы перепад температур на подаче и обратке не был больше 10 С. Виды термостатов для такой задачи могут быть самые разнообразные.
  • Бак расширительный — регулирует уровень давления в системе, чтобы в случае перепада температур, систему попросту не разорвало, расширительный бак принимает и отдаёт воду системы, в зависимости от ситуации.
  • Дымоход — служит для вывода продуктов горения наружу.
  • Радиаторы или же отопительный контур в полу(тёплый пол) — схема тёплого пола или радиаторов, производят непосредственно отопление, отдавая тепло равномерно по всем помещениям.

Итак как видно, контроль за происходящими процессами в системе отопления на твёрдом топливе, с твердотопливными котлами происходит не хуже чем в других системах, если не лучше. Кроме того, такая система является куда более экономичной. Плюс, может служить как для обогрева помещений, так и для нагрева воды.