Особенности котла длительного горения на дровах

Печка у бабушки с полатями и плитой для готовки пищи и нагрева воды работала первым человеческим твердотопливным котлом. Прогресс, однако, двигается неудержимо и сегодня можно не пугаться словосочетания «твердотопливный котел», заранее предполагая нечто древнее и малоэффективное. Даже если участок земли пока не включен в программу газификации, можно спокойно строить дом круглогодичного житья, там будет тепло и комфортно, нужно только правильно выбрать твердотопливный котел.

Все твердотопливные котлы классифицируются по следующим основным главным техническим и эксплуатационным критериям:

По виду используемого топлива 

  • Котлы на дровах — основным топливом для данных котлов являются сухие (до 20 % влажности) дрова;
  • Котлы на угле — основным топливом для данных котлов является ископаемый уголь;
  • Котлы на пеллетах — для данных котлов в качестве топлива используются топливные гранулы (пеллеты);
  • Универсальные котлы на смешанном топливе — в данных котлах допускается сжигание нескольких видов топлива (дрова, бурый или каменный уголь, кокс, прессованные брикеты.

По способу сгорания топлива

Самый дешевый вариант – отопление твердотопливным котлом

Почему считается что отопление твердотопливным котлом — это самый оптимальный вариант, давайте разберемся:

  • во-первых – у твердотопливных котлов повышенный КПД,
  • во-вторых – не требуется много знания и опыта в работе с таким котлом,
  • в-третьих, твердотопливные котлы и отопительные системы полностью независимы от системы электроснабжения.

Основные отличия отопительных твердотопливных котлов и их преимущества

На данный момент на рынке есть несколько вариантов исполнения твердотопливных котлов, причем подойдут они всем, и по цене и по качеству. Основными отличиями отопительных котлов заключены, в следующем:

Производительность. Главная характеристика твердотопливного котла – это его высокий КПД. Он составляет более 95%. Производительность зависит от способа, которым топливо начинает сгорать, а также конструкции и функционала. При покупке на них требуется обращать особое внимание.

Стоимость отопления жилого дома на протяжении всего времени проживания, исходя из цены на топливо. Чем дороже топливо – тем больше стоимость отопления котла.

Себестоимость. Оборудование для отопления зданий, требует к себе правильного ухода и обслуживания, так как надежность в любой модели твердотопливного котла должна оставаться на высоком уровне. Более того, нужно смотреть на конструкцию и на материал, используемый при изготовлении котла и их стоимость.

Виды твердотопливных котлов

Теперь что касается видов твердотопливных котлов, их есть несколько:

  • Классика. Традиционная форма камеры сгорания. Работает на любом твердом топливе, используется только в системах с естественной циркуляцией воздуха. Загрузку топлива требуется осуществлять 2 раза в день.
  • Пиролизные. Оснащены двумя топками. Вниз складывают дрова, где высокая температура и нет воздуха, за счет чего происходит тление. Выделяемый газ постепенно сгорает в верхней камере, нагревая тем самым теплообменник. При работе котла не образуется сажа и не скапливается газ. Загрузку дров нужно делать 1 раз в день.
  • Системы длительного горения. Могут работать на нескольких видах твердого топлива – дровах, угле, коксе, торфобрикетах. На одной загрузке котел стабильно работает до 2 дней, если его загрузить углем – до 5 дней.

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

Чугунные котлы

Твердотопливный котел ассоцииируется с чем-то громоздким и тяжелым, поскольку его теплообменник зачастую выполняется из чугуна. Производители котлов применяют этот материал за его долговечность, высокую коррозионостойкость (износ чугунного теплообменника при обычном режиме составляет 0,1-0,2 мм в год, так что при толщине стенки в 5 мм его хватит лет на двадцать), устойчивость к высоким температурам (при топке углем только чугунный теплообменник может выдержать температуру горения в 900 град С), для него нехарактерны температурные деформации.

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

К недостаткам котлов с чугунными теплообменниками относят их большой вес, что затрудняет транспортировку, во время которой оборудование к тому же нельзя ронять, ударять — чугун хрупок и дает трещину при резком ударе. Трещины появятся и если на горячий теплообменник пролилась холодная вода или если котел подпитывается слишком холодной водой. Разница между температурой подачи и обратки в более 50 град С может быть губительна для чугунного теплообменника, даже если микротрещины сначала визуально не видны. С низкой температурой на входе котла успешно работают некоторые современные изделия из эвтектического(упругого) чугуна, он превосходит по упругости обычный серый чугун в среднем на 30% и это делает возможным функционирование котла в низкотемпературном режиме.

Читайте также:  Водяное отопление в гараже: с электрокотлом или печкой

Еще одним решением для низкотемпературного режима работы котлов на твердом топливе может стать применение в схеме котельной буферной емкости.

В то же время чугунные теплообменники состоят из секций и поэтому подлежат ремонту — секции заменяются, скрепляются винтами с термостойкой прокладкой и герметиком. Благодаря секционности, чугунный котел может «расти» вместе с домом. Например, пристроив к дому большую мастерскую, или оранжерею, можно не покупать дополнительный котел, а лишь добавить внутренние секции, увеличив тем самым мощность котла до необходимой.

Расчет мощности бытового котла ведется по формуле «1 кВт на 10 м² отапливаемой площади», то есть для дома 200м² потребуется котел мощностью 20 кВт.

Стальные котлы

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

Котлы со стальными теплообменниками подбираются по мощности аналогично, однако их конструкции разнообразнее и они обычно дешевле, что делает их частыми источниками тепла в котельных на твердом топливе.

Легкость стального теплообменника и его сварная конструкция являются и достоинствами, и недостатками в твердотопливном котле. Транспортировать, выгружать — проще, однако и температурные экстремальные воздействия такой котел переносит хуже, при перегреве теплообменник может деформироваться, сварные швы — дать течь, а иногда может прогореть и стенка теплообменника.

Чаще всего такие ситуации возникают при аварийном отключении электроэнергии и в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае котел продолжает топиться, а циркуляционный насос не вращается, не снимает тепло с котла и происходит перегрев. Источники бесперебойного питания помогают, но в 50% случаев не срабатывают, лучше всего, если есть автоматическое переключение на дизельную электростанцию. Самым же эффективным способом защиты твердотопливного котла от перегрева в случае аварии на электросетях считается предусмотренный при строительстве короткий контур с гравитационной циркуляцией, то есть участок из труб большого диаметра, где и будет находиться нагретый котлом теплоноситель в период аварии.

Обзор популярных моделей

На отечественном рынке присутствует много чугунных и стальных твердотопливных агрегатов. Эти модели наименее склонны к поломкам, так как имеют самую простую конструкцию. Отсутствие автоматики делает их энергонезависимыми, что очень актуально для населенных пунктов, где часто отключают свет. Некоторые популярные модели:

  • 1. Литовский твердотопливный котел длительного горения Stropuva (Стропува) является универсальным агрегатом, способным работать на всех видах угля, а также на дровах и отходах деревообрабатывающей промышленности. В эксплуатации очень прост и надежен, так что легко прослужит много лет без каких-либо эксцессов.
  • 2. Твердотопливный котел длительного горения Buderus (Будерус) немецкого производства является лучшей на сегодняшний день моделью. Он является самым экономным агрегатом, так как немцы хорошо умеют выжимать максимум из минимума. Качественная сталь хорошо защищена от любых видов негативного воздействия, а компактные размеры порадуют людей, имеющих небольшую котельную. По всем основным параметрам техника выигрывает у конкурентов.
  • 3. Котел твердотопливный длительного горения Буран производится в Украине и являет собой великолепное творение для бюджетного варианта. Этот агрегат в буквальном смысле работает на всем, что горит. Он неприхотлив к качеству топлива и может спокойно работать десятилетиями. Его недостатком является лишь низкий по сравнению с европейскими моделями показатель КПД.
  • 4. Еще одна литовская модель Candle обладает всеми достоинствами и недостатками первого номера в списке, только производится на другом заводе.
Обзор популярных моделей

На производстве используются автоматические котлы, которые самостоятельно подбрасывают топливо в камеру сгорания и вычищают сажу. Они стоят очень дорого, поэтому массового распространения не получили. Посмотреть их работу на видео можно в интернете на специализированном форуме или на сайте изготовителя. Ролик позволит более детально вникнуть в происходящий процесс, и возможно применить его в бытовых условиях при помощи конструктивной доработки. Главное в погоне за улучшением ничего не сломать.

Альтернативные варианты – газогенерация и пеллеты

К котлам длительного горения можно отнести и пиролизные агрегаты, а также котлы, работающие на пеллетах. Пиролизные (газогенераторные) котлы загружают дровами раз в 8–12 часов. Поначалу происходит стартовый розжиг топлива, чтобы внутри котла температура достигла отметки 800 °С. При такой температуре становится возможной газогенерация – с помощью задвижек устанавливается нужный режим, а именно ограничивается доступ кислорода к горящим дровам. В результате выделяется древесный газ, который и сгорает в специальной камере, а уже затем происходит сгорание древесного угля. Золы и сажи образуется минимальное количество. КПД газогенераторных котлов – около 85 %!

Читайте также:  Технология заливки бетонной стяжки пола

Главное достоинство пиролизных агрегатов – экономичное потребление топлива. Благодаря этому отопительный сезон обойдется вам в два-три раза дешевле, чем обычно – так и окупается высокая стоимость подобных устройств. Однако с другой проблемой придется бороться постоянно – дровяной котел подобного типа эффективно работает только на очень сухом топливе или чистом угле.

Пеллетные котлы с автоматической подачей топлива могут работать бесконечно долго, главное, чтобы рядом был нужный объем топлива. Строение таких агрегатов практически не отличается от обычных твердотопливных котлов, за исключением автоматической подачи топлива. Бытовые котлы имеют контейнер, куда и засыпают пеллеты – одной загрузки бывает достаточно на несколько суток. В целом на обслуживание агрегата в неделю уйдет около 20 минут – этого достаточно, чтобы выносить изредка золу и подсыпать топливо в бункер.

Отопительный котел на твердом топливе: преимущества и недостатки

Котел на твердом топливе может работать независимо от источников электроэнергии, использует для работы широкий спектр дешевого топлива – уголь, дрова, торф, кокс и др. Твердотопливные отопительные котлы имеют длительный срок эксплуатации – до 50 лет. Их можно используют в отдаленных районах, где использование газовых или электрических котлов невозможно.

Выбирая котел на твердом топливе, уделите внимание производителю котла. Приобретайте только оборудование проверенных отечественных и европейских брендов. В нашем интернет-магазине отопительного и климатического оборудования купить твердотопливный котел «Dakon», «Zota», «Atmos», «Buderus» можно быстро и недорого.

В компании «Энергомир» предоставлены котлы на твердом топливе для отопления частных домов мощностью от 5кВт до 200 кВт, а также отопительные промышленные котлы на угле и другом твердом топливе большой мощности. Помимо отопительного оборудования вы также можете приобрести различные комплектующие к нему.

Если вы не нашли ответа на свой вопрос, пожалуйста, оставьте его в комментариях под статьей — и мы обязательно ответим вам.

Принцип действия пиролизных твердотопливных котлов

Как уже отмечалось, одним из недостатков агрегатов традиционного исполнения является их малый КПД. Проблема может быть устранена при установке пиролизного котла, в котором реализуется принцип так называемого двойного сгорания. Он заключается в том, что при некотором (искусственно создаваемом) недостатке воздуха, требующегося для горения топлива, конечным продуктом сгорания является не диоксид углерода СО2, а угарный газ СО, сам являющийся горючим газом.

В совокупности с паром, который всегда выделяется перед началом устойчивого горения топлива, он образует генераторный газ, который, во-первых, поддерживает процесс сгорания, во-вторых, повышает температуру в топочной камере, и, в третьих, увеличивает продолжительность сгорания порции топлива. Пиролизные котлы разработаны, главным образом, под дрова и пеллеты, поскольку из всех видов твёрдого топлива именно они обладают наименьшей теплотворной способностью.

Он состоит из следующих стадий:

  • Предварительного подсушивания дров подогретым воздухом, принудительно подаваемым в камеру вентилятором;
  • Дегазации дров, с выделением генераторного газа;
  • Последующим сжиганием генераторного газа в камере сгорания;
  • Нагревом теплоносителя, заключённого в зазоре между внешней и внутренней стенками.

Необходимо отметить, что длительность сгорания в пиролизном котле значительно увеличивается. Связано это с неодинаковостью по времени происходящих реакций дегазации и сгорания: вначале, при температурах, превышающих 2500С, происходит только дегазация летучих компонентов: смол, масел и т.п., далее – при достижении температуры более 600…6500С (зависит от вида древесины) начинается процесс превращения твёрдого углерода в древесный уголь, и затем – уже при температурах до 8500С – сжигание последнего. В результате достигается более полное сгорание топлива и увеличиваются интервалы времени между его загрузкой.

Рис. 3 Котёл длительного горения

При всей своей экономичности пиролизные котлы обладают двумя особенностями: для привода вентилятора они требуют электрической энергии (а потому автономными считаться уже не могут), а также нуждаются в более серьёзных приборах автоматики, поскольку угарный газ СО чрезвычайно ядовит. С этим связано и более тщательное обустройство дымохода.

Читайте также:  Водяной тепловентилятор: принцип работы и рекомендации по установке

Подключение и установка

Аппарат можно установить и подключить самостоятельно. Метод монтажа подбирается в зависимости от нескольких особенностей твердотопливного котла:

  • Наружные стенки топки могут сильно нагреваться даже если вокруг нее имеется водяная рубашка;
  • Самодельные изделия имеют одинарные стенки.
Подключение и установка

Котел не должен быть установлен ближе, чем на полметра от примыкающей стены. В том случае, если она сделана из горючего материала, нужно обеспечить дополнительную защиту из кирпичной кладки или листов оцинковки в совокупности с асбестовой прокладкой.

Затем между перекрытием и дымоходом оставляют пространство шириной не менее 25 сантиметров, которое заполняют базальтовой ватой и зашивают оцинковкой.

Схема подключения к водяному контуру:

Подключение и установка

Пеллетный котел

Данный тип котлов способен максимально долгий отрезок времени работать в автономном режиме, поэтому пользуется большой популярностью у потребителей. Время его автономной работы напрямую зависит от величины размеров бункера — резервуар может вмещать от минимальных 20 кг и до нескольких тонн гранул. Поэтому рационально выбрать модели с вместительным бункером, чтобы сократить число закладок топлива.

Плюсы:

  • высокий КПД;
  • экономичность;
  • автоматическое управление (при наличии электричества оборудование самостоятельно подсыпает топливо в топку с помощью шнека);
  • нет необходимости в частой чистке, поскольку топливо сгорает практически полностью.
Пеллетный котел

Пеллетный котел

Минусы:

  • достаточно высокая стоимость;
  • энегрозависимость;
  • требуется топливо высокого качества (целые малозольные пеллеты), в противном случае горелка очень быстро забивается.

Какой вид ТТ-котла на дровах выбрать для отопления дома?

Наиболее популярными для обогрева дач и частных коттеджей являются дровяные котлы с небольшими топочными камерами.

Бытовые котлы, которые могут работать на одной закладке дров в течение 8-12 часов, по типу действия бывают следующих видов:

  1. С удлиненной топкой. Наиболее распространенный и наиболее конструктивно простой тип дровяного котла. Главным отличием его от стандартных твердотопливных агрегатов является вытянутая форма и удлиненная топка. После розжига непосредственно в камеру сгорания осуществляется дозированная подача воздуха, благодаря чему существенно увеличивается время работы на каждой закладке дров (до 6-8 часов).
  2. Котел верхнего горения. Одной из главных особенностей такой модели, по сравнению со стандартными котлами, где розжиг осуществляется снизу, в камере котла с верхним сгоранием топливо тлеет под действием горелки, которая движется сверху, медленно опускаясь вниз.
  3. Пиролизный или, как его еще называют, газогенераторный котел, отличается от двух предыдущих более сложным принципом работы. Устройство пиролизного изделия несколько усложнено, благодаря чему он может непрерывно работать до 12 часов на каждой топливной закладке. Принцип работы: дрова в топочной камере не горят, а очень медленно тлеют, из-за чего выделяется газ, который отводится в нижнюю камеру, где сжигается под принудительной подачей кислорода, выделяя дополнительное тепло.

Различные модели дровяных отопительных приспособлений между собой имеют большие отличия по:

  • размерам камер сгорания;
  • типам конструкции;
  • материалу изготовления.

Перед тем как купить прибор отопления, нужно учитывать эти и другие важные параметры оборудования.

Чаще всего теплообменник делают из чугуна или стали. Чугунный, в отличие от стального, имеет больший срок службы, дольше остывает, но из-за резких перепадов температуры может быть разрушен. Сталь более устойчива перед температурными перегрузками, но более подвержена коррозии и ее средний срок службы около 10-15 лет.

Какой вид ТТ-котла на дровах выбрать для отопления дома?

На дачах, как правило, устанавливают простые одноконтурные агрегаты дешевого сегмента. В доме, где круглый год обитают люди, наиболее разумной будет установка двухконтурного котла. В этом случае один контур будет отвечать за обогрев дома, а второй за его обеспечение горячей водой.

У каждой модели есть свои особые усредненные данные, технические параметры:

  • мощность около 100 кВт;
  • на выходе температура теплоносителя 80 °C, на обратке – минимум 50 °C;
  • рабочее давление составляет в среднем 1 атм.;
  • общий вес – до 400 кг;
  • средняя продолжительность работы при одной загрузке дров 10-12 часов.

Частные коттеджи, где круглый год проживают люди, оборудуются котлами длительного горения, которые оснащены теплообменниками, врезающимися в отопительную систему. В данных агрегатах теплоноситель, получая от сгорания дров тепловую энергию, несет ее к радиаторам.

Внимание! В случае использования в тепловой системе циркуляционного насоса, необходимо убедиться, что теплообменник котлоагрегата сможет выдержать рабочее давление всей системы.

Наиболее эффективными считаются пиролизные агрегаты, которые имеют самый высокий КПД 97 % и длительный срок работы без дозаправки.

Можно сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками, следуя схемам, если под рукой есть необходимый инструмент и небольшой опыт в сварочных работах.