Можно ли установить твердотопливный котел на улице

Твердотопливные котлы с высоким КПД, предназначенные для нагрева воды, отопления жилых помещений, строений разного назначения, могут качественно и эффективно работать при любых условиях. Их производительность напрямую зависит от особенностей конструкции и способа сжигания топлива.

Котлы отопления на дровах

Рассмотрим котлы отопления на дровах. Этот вид всегда считался надёжным видом отопления. Когда используют дрова в обыкновенной печке, происходит обогрев всей печи, при сгорании. В котле же происходит нагрев только воды, которая распространяется по трубам. В таких котлах есть некоторые недостатки: много тратится дров, особенно в холодные зимы, стабильно чистить печь от золы, наутро дом сильно охлаждается. Но есть и плюсы. Отапливать можно в таких котлах торфом, опилками, соломой, подсолнечником, кукурузой.

Котлы подразделяются на различные модификации.

О дровах

топливаПеллеты и топливные брикеты — более эффективное топливо для дровяного котлапеллеттопливных брикетов

Плюсы и минусы различных видов твердого топлива для котлов: древесина и её производныеПолено полену розньДревесина разных пород деревьев имеет разную плотность, а значит — способность к выдаче тепла. Но, кроме неё, важны и другие особенности дров, влияющие на работу котла: количество негорючих (балластных) веществ и наличие смол, загрязняющих при горении дымоход и внутреннее устройство прибора.

  • Берёзовые дрова

Берёза имеет плотную древесину, поэтому горит жарко и выделяет много тепла — 3750 ккал, даже если дрова сырые. Она легко воспламеняется. Но при горении таких дров, особенно сырых, выделяется дёготь — вещество, полезное в медицине, косметологии или для защиты поверхностей от гниения, но крайне вредное для внутренностей котла. Сажа на теплообменнике котла

  • Ольховые дрова

Горящие ольховые дрова практически не выделяют сажи. Более того, сжигание дров из ольхи способствует очищению дымохода. Ольха легко воспламеняется, хорошо горит и выделяет достаточное количество тепла — 2100 ккал.

  • Осиновые дрова

Сжигание осины, так же как и ольхи, очищает дымоход. Но сами по себе такие дрова при горении выделяют немного тепла — до 1650 ккал.

  • Сосновые дрова

Хорошо и довольно жарко горят (3800 ккал), но сосновая древесина смолистая, при сгорании образуется много сажи. Дрова в складометре

  • Еловые дрова

Дрова из ели сопоставимы по своим качествам с сосновыми, но имеют немного большую удельную теплоту сгорания — 3900 ккал, к тому же они менее смолистые. 

  • Тополевые дрова

Тополь горит жарко, но быстро сгорает.

  • Дрова из яблони и груши

Дрова из фруктовых деревьев — яблони или груши — имеют плотную древесину, а значит, выделяют много тепла, горят и тлеют долго. Но эти породы обычно выращивают ради плодов, поэтому такие дрова встречаются не часто. Ещё одна особенность: стволы груш и яблонь корявые, чурки плохо колются, а поленья получаются узловатые, их сложно плотно укладывать в топке.

  • Дубовые, буковые, ясеневые дрова

Дуб, бук, ясень имеют плотную древесину, при горении этих пород выделяется много тепла — до 3600 ккал. Из минусов дубовых или буковых дров можно назвать их редкость в продаже и сложность в раскалывании и растапливании ими котла.  Учитывая описанные качества древесины как топлива, хороший хозяин запасает разные виды дров: одни — чтобы легко разгорались, вторые — чтобы долго и жарко горели, третьи — чтобы периодически очищать дымоход от сажи.

Виды твердотопливных котлов длительного горения для отопления

Отопительные твердотопливные котлы длительного горения, используемые для отопления дома, бывают двух видов:

  1. Шахтный или котёл верхнего горения. В подобных устройствах сжигание топлива происходит в его верхних слоях, а теплообменником является весь корпус котла. Воздух подаётся в уложенные дрова (уголь) посредством специальной телескопической трубки сверху вниз, после чего двигаясь в противоположном направлении, он способствует процессу горения.

    Котлы верхнего горения (шахтные) универсальны по видам используемого твёрдого топлива (уголь, дрова и переработанные отходы деревообрабатывающих производств)

  2. Пиролизные котлы (газогенераторы). Горение в таких агрегатах происходит сверху вниз, а сам процесс осуществляется при ограниченном доступе кислорода, в результате чего образуется зола и пиролизный газ, который, в свою очередь, сжигается в топочной камере.

О теплообменнике котла

После того, как был проведен расчет котла отопления на твердом топливе, нужно определиться с типом теплообменника, с его конструкционным материалом и емкостью.

Теплообменник можно выполнить из:

  • стали;
  • чугуна.

Чугунный теплообменник стоит дешевле, по сравнению со стоимостью стального. Однако чугун имеет большую теплоемкость, что является минусом, так как с ним сложно будет поднять температуру в топке до нужных 500°C (для полного сгорания топлива и газов). Малая теплопроводность чугуна снизит КПД оборудования, потому что теплота от реакции горения будет передаваться теплоносителю не в полном объеме, а будет отходить вместе с продуктами сгорания в трубу.

Специалисты рекомендуют, выполняя котел отопления на твердом топливе своими руками, брать на конструкционный материал теплообменника жаропрочную или жаростойкую сталь. Но для ее обработки нужны производственные условия, а потому чаще всего применяют обычную, конструкционную сталь, с ней легче работать. Только не забывайте, что температура обратного потока, поступающего в нагреватель, не должна опускаться ниже +65°C. В противном случае на стальном теплообменнике выпадает кислотный конденсат из отходящих газов в топке, что приводит к поражению стали ржавчиной.

Правильно спроектированный котел с принудительной циркуляцией в случае отключения электроэнергии должен перейти в термосифонный режим. Это означает, что он работает на малой мощности, но способствует гравитационному перемещению теплоносителя.

Для предотвращения образования конденсата на теплообменнике самодельные котлы отопления на твердом топливе должны оснащаться либо перепускным клапаном для подмеса горячей воды из подающей трубы в холодную обратку (вариант подойдет для агрегатов, мощностью до 12 кВт), либо элеваторным узлом (для оборудования высокой производительность, работающего под давлением).

Отопительный котел на твердом топливе своими руками можно оснастить следующими типами теплообменника:

  • с вертикальными или горизонтальными регистрами;
  • с проточным или противоточным движением теплоносителя.

    Регистр-теплообменник с горизонтальной циркуляцией теплоносителя.

Горизонтальный регистр в исполнении проще, однако, здесь возникает вероятность неправильного (обратного) движения теплоносителя, а потому рекомендуется выполнять теплообменник с вертикальными регистрами.

Регистр с вертикальной циркуляцией теплоносителя.

С точки зрения эффективности выгоднее всего использовать регистр с противоточным движением теплоносителя. Такое отопление частного дома твердотопливным котлом своими руками будет наиболее эффективным. В этом случае горячий газ и теплоноситель движутся по одной оси, но в противоположном друг другу направлении, что обеспечивает хороший теплообмен. Как результат – высокий КПД нагревательного элемента.

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

При схожей общей схеме устройства разные виды твердотопливных котлов имеют некоторые нюансы в конструкции. Весь существующий ассортимент можно поделить на такие виды:

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы
  • классические, или традиционные котлы;
  • пиролизные, или газогенерирующие котлы;
  • котлы длительного горения;
  • пеллетные котлы.
№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Классические твердотопливные котлы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Такие котлы во много напоминают обычные печи. Тепло тут получается в результате пламенного горения топлива. В качестве последнего используют, как правило, дрова или уголь. Топливо подается через одну дверцу, а через другую – котел очищается от золы и прочих продуктов неполного горения. Традиционные котлы могут иметь как чугунный, так и стальной теплообменник, используются обычно в системах с естественной циркуляцией.

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Хоть КПД данного рода устройств не самый высокий, их ценят за надежность, ведь в конструкции котла минимум электронных элементов, которые могут выйти из строя. Единственный элемент автоматизации – регулятор температуры, но и он работает по механическому принципу. Классические котлы долговечны и редко требуют ремонт.

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Пиролизные котлы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Пиролизные (газогенераторные) котлы устроены несколько более сложно. В их конструкции присутствует две камеры сгорания. В первую кладут твердое топливо (дрова), при высокой температуре и дефиците кислорода происходит процесс пиролиза с высвобождением пиролизного газа. Он переходит во вторую камеру, где сгорает и отдает тепло теплоносителю. От дров остается только древесный уголь.

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Котлы длительного горения

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Данный вид котлов во многом напоминает пиролизные, но отличается некоторыми техническими особенностями. Твердое топливо тлеет в первой камере, образует газы, которые догорают во второй топке. При этом в процесс тления и горения вовлекается только верхняя часть топлива. За счет этого загружать его приходится реже, а КПД растет. Одной загрузки дров хватит для того, чтобы котел работал двое суток. Главный недостаток – высокая стоимость оборудования.

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Пеллетные котлы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

№Виды твердотопливных котлов по принципу работы

Как выбрать буферную емкость

Расчет минимально необходимого объема

Наиболее важным параметром, с которым стоит определиться сразу – объем емкости. Он должен быть как можно большим для максимизации эффективности, но до определенного порога, чтобы мощности котла хватало для его «заряда».

Расчет объема буферной емкости для твердотопливного котла производится по формуле:

m = Q / (k*c*Δt)

  • где, m – масса теплоносителя, после расчета ее не сложно перевести в литры (1 кг воды ~ 1 дм3);
  • Q – необходимое к-во тепла, рассчитывается как: мощность котла * период его активности — теплопотери дома * период активности котла;
  • k – КПД котла;
  • c – удельная теплоемкость теплоносителя (для воды это известная величина – 4,19 кДж/кг*°C = 1,16 кВт/м3*°С);
  • Δt – разница температур в трубах подачи и обратки котла, снимаются показатели при установившейся работе системы.

Например, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича площадью 100 м2 теплопотери, грубо, составляют 10 кВт/час. Соответственно, необходимое количество тепла (Q) для поддержания баланса = 10 кВт. Дом отапливается котлом мощностью 14 кВт и КПД 88%, дрова в котором прогорают за 3 часа (период активности котла). Температура в трубе подачи – 85°C, а в обратке – 50°C.

Сначала нужно рассчитать необходимое к-во тепла.

Q = 14*3-10*3 = 12 кВт.

Соответственно, показатели зависят от качества топлива, чистоты теплоносителя, точности исходных данных, поэтому на практике результат может отличаться на 10-15%.

Количество теплообменников

Медные внутренние теплообменники накопительного бака.

После подбора объема, второе, на что стоит обратить внимание – наличие теплообменников и их количество. Выбор зависит от желаний, требований к СО и схемы подключения бака. Для самой простой системы отопления достаточно пустой модели без теплообменников.

Однако если в контуре отопления планируется естественная циркуляция, нужен дополнительный теплообменник, поскольку малый контур котла может функционировать лишь при принудительной циркуляции. Давление в таком случае выше, чем в отопительном контуре с естественной циркуляцией. Для обеспечения ГВС или подключения теплых полов также потребуются дополнительные теплообменники.

Максимально допустимое давление

При выборе буферной емкости с дополнительным теплообменником, следует обратить на максимально допустимое рабочее давление, которое должно быть не ниже, чем в любом из контуров отопления. Бак моделей без теплообменников в большинстве случаев рассчитаны на внутреннее давление до 6 бар, чего более чем достаточно для среднестатистической СО.

Материал внутренней емкости

На данный момент существует 2 варианта изготовления внутреннего бака:

  • мягкая углеродистая сталь – покрыта непромокаемым антикоррозийным покрытием, имеет более низкую себестоимость, используется в недорогих моделях;
  • нержавеющая сталь – более дорогая, но более надежная и долговечная.

Некоторые производители также устанавливают в емкости дополнительные средства защиты стенок. Чаще всего это, например, магниевый аноидный стержень по центру бака, обеспечивающий защиту стенок бака и теплообменников от нарастания слоя твердых солей. Однако такие элементы нуждаются в периодической очистке.

Другие критерии выбора

После определения с основными техническими критериями, можно обратить внимание на дополнительные параметры, повышающие эффективность и комфорт от использования:

  • возможность подключения ТЭН для дополнительного подогрева от электросети, а также дополнительных контрольно-измерительных приборов, которые монтируются резьбовым или муфтовым (но ни в коем случае не сварным) соединением;
  • наличие слоя теплоизоляции – в более дорогих моделях теплоаккумуляторов между внутренним баком и наружной оболочкой имеется слой теплоизолирующего материала, способствующий еще более долгому сохранению тепла (вплоть до 4-5 дней);
  • вес и габариты – все вышеперечисленные параметры влияют на вес и размеры буферной емкости, поэтому стоит за ранее определиться как она будет заноситься в котельную.

Как подбирается мощность котла?

Точный расчет необходимой мощности котла для отопления дома достаточно сложен. Обычно используется простая методика: для обогрева площади 10 м2 необходим 1 кВт тепловой энергии.

Для непредвиденных случаев создается запас в 10-15% по мощности. При использовании водяного контура или установки дополнительного бойлера требуется дополнительная энергия порядка 25-30%.

Климатические условия вносят свои коррективы. В холодных регионах, где температура воздуха может опускаться ниже минус 30 градусов, выбираются ТКДГ из расчета 1,6-2 кВт на 10 м2 площади помещения. Для южных регионов страны можно снизить требование: 0,8-0,9 кВт на 10 м2.

Положительные и отрицательные моменты в установке электрического твердотопливного котла

Оборудование данного типа призвано решить основную проблему, с которой сталкиваются владельцы твердотопливных агрегатов. Теперь резервный аппарат на электротэнах позволяет автоматически переключать оборудование на электричество и поддерживать температурный режим в частном доме.

В летний период установка может функционировать только по одному контуру для горячего водоснабжения. Но кроме положительных сторон, данное оборудование имеет несколько недостатков, связанных с техническими характеристиками аппарата и его работоспособностью.

В заключение видео технические характеристики и особенности котла «дрова-электричество»:

Общий обзор котлов доступной конструкции

Особенность конструкции котлов с верхним горением – подвод воздуха к месту горения с помощью телескопической трубы. Сделать подобный дровяной агрегат своими руками – задача не из простых даже для опытных мастеров. По этой причине в большинстве случаев самодельные твердотопливные котлы длительного горения имеют традиционное нижнее горение, а длительность работы агрегата достигается за счет увеличенного объема топлива и подключения автоматических регуляторов, которые можно приобрести отдельно и установить на любой котел. Топливо в такой агрегат загружается через верхний люк, а для поджога предназначен нижний люк, через который также вычищают продукты горения.

В топливную камеру воздух подается через поддувало и колосники, с помощью дверки поддувальной камеры регулируют подачу воздуха и силу горения. В зависимости от конструкции агрегаты изготавливают из листовой стали толщиной 3–5 мм или же из труб диаметром как минимум 300 мм. Сталь подойдет обычная, но лучше приобретать жаростойкую или же использовать двойной слой материала. Роль теплообменника могут выполнять как сами стенки, так и регистры, либо комбинация того, и другого.

Главная задача при создании такого агрегата своими руками – обеспечить наибольшую площадь контакта топлива с поверхностью теплообменника, за счет чего и повышается КПД.

Простота конструкции обеспечивается тем, что водяной контур контактирует непосредственно с пламенем. Однако следует учитывать, что в дымоход все же будет улетать большое количество тепла, поэтому дополнительно можно создать водонагревательный аппарат. Для его обустройства нужны две трубы разного диаметра и немного листовой стали. Труба побольше будет служить контейнером для воды, а труба диаметром поменьше будет выполнять роль дымохода и нагревательного элемента.

Технические характеристики котлов верхнего горения на твердом топливе

Котлы с верхним горением производятся с разными мощностями от 8 до 95 кВт. Отдельные модели могут достигать показателя в 1200 кВт. Чем больше показатель, тем эффективней работа агрегата и тем большую площадь можно будет обогреть. Котлы с минимальной мощностью рассчитаны для установки в небольших домах. Украинские «Бураны» с 40 кВт предназначены для отопления больших домов или складских помещений.

Твердотопливный котел БУРАН-EXTRA 1200

Материалы изготовления котлов — чугун или сталь. Чугунный теплообменник долговечней, но из-за своего большого веса может вызывать трудности при монтаже. Стальные теплообменники изготавливают из стали различного качества от низкосортной, до высококачественной, устойчивой к воздействию высоких температур. Помимо этого стальные котлы часто имеют защиту из шамотного кирпича.

Технические характеристики котлов верхнего горения на твердом топливе

Чаще всего котлы с верхним горением работают на дровах, но есть модели, в которые можно укладывать уголь, торфяные брикеты, стружку и другое топливо.

КПД котлов равен 85-93 %. Как заявляют производители, время работы прибора после одной загрузки дров составляет от 8 до 31 часов, а на углях до 5 суток. Среднестатистический недорогой котел выдает тепло в течение 5-8 часов.

Температура нагрева воды 70 C на дровах и 85 C на угле. Рекомендованная температура на входе от 60 C. Система отопления может быть как с естественной, так и с принудительной циркуляцией.