Твердотопливные котлы с верхней загрузкой – плюсы и минусы

Среди разнообразного отопительного оборудования котел водогрейный на твердом топливе все еще остается весьма востребованным.

Виды и принцип работы

Конструктивно котлы отопления на дровах длительного горения бывают трех типов:

  • с верхним розжигом;
  • пиролизные;
  • с удлиненной топкой.
Виды и принцип работы

Один из способов замедлить сгорание – распространение пламени сверху вниз. Подача воздуха в дровяном котле длительного горения осуществляется непосредственно на горелку, расположенную в верхней части камеры.

Схема котла длительного горения с верхним розжигом.

У пиролизного котла длительного горения на дровах топка состоит из двух камер: в первичной находятся дрова, во вторичной происходит дожиг угарного газа (котлы пиролизные твердотопливные).

Виды и принцип работы

Особенности котлов твердотопливных с верхней загрузкой

Отличия могут быть лишь в некоторых деталях. Например, внешнем оформлении, материалах и так далее. Но в общем плане все модели схожи. Их главная «фишка» – в загрузочной камере вертикальной конфигурации.

Та ее часть, где и происходит горение, выложена кирпичом (огнеупорным, шамотным). Это способствует значительному повышению температуры в отсеке, поэтому топливо, характеризующееся избыточной влажностью, довольно быстро обезвоживается. Как результат – увеличение эффективности, то есть КПД.

Низ камеры представляет собой колосниковую решетку, которая очищается очень просто, при помощи поворота вокруг оси. Для этого на боковой стенке котла ТТ с верхней загрузкой имеется рычаг. Теплообменник из стали, оригинальной конструкции. По сути, это лабиринт, по которому проходят продукты горения. Данная особенность – еще один фактор, повышающий эффективность твердотопливного котла. Регулировка мощности осуществляется изменением положения заслонки зольника. Получается, никаких особых инноваций вроде бы и нет, но именно отдельные «детали» несколько изменяют общее представление о достоинствах и недостатках ТТ котлов. Например, еще один существенный нюанс. Если в обычных теплогенераторах продукты горения уходят вверх, то в моделях с ВЗ канал дымоудаления – многоходовой конвективный.

Как сделать котел длительного горения своими руками – пошаговое руководство

Самым оптимальным источником отопления для отдаленных районов без газификации и электрификации является твердотопливный котел длительного горения. Благодаря надежности, экономичности и эффективности он нередко используется для оснащения загородных домов и коттеджей.

Как работает агрегат

Секрет здесь в следующем: в отличии от традиционных котлов, схема котла длительного горения включает в себя не одну, а две камеры сгорания. Первая из них предназначена для сжигания топлива, вторая – для поступивших из первой камеры газов. Качество процесса во многом зависит от своевременной подачи воздуха, для чего в конструкции имеется вентилятор. Подобный подход является инновационным: его впервые представила литовская компания Stropuva в 2000 году, после чего чертежи твердотопливных котлов длительного горения были взяты на вооружение ведущими производителями котельного оборудования.

На сегодняшний день агрегаты, работающие по этому принципу, являются наиболее недорогим и практичным вариантом обогрева домов в местностях, лишенных газификации. Сутью работы приборов данного типа выступает горение верхнего топлива. Обычно месторасположением топки является нижняя часть: как следствие, холодный воздух после нагревания имеет возможность подниматься вверх. Котлы длительного горения очень похожи на пиролизные: выделение основной порции тепла происходит не от сгорания твердых брикетов, а от выделившегося при этом газа.

Для сгорания внутри конструкции имеется специальное закрытое пространство. Камеры соединены между собой телескопической трубой, по которой выделившийся газ из первого отделения поступает во второе. Процесс его дожига сопровождается смешиванием с холодным воздухом, нагнетаемым вентилятором. Эта процедура проистекает без пауз, до полного перегорания топлива. Она отличается достаточно высоким температурным режимом – до +1200 градусов.

Читайте также:  Конструирование пиролизного котла своими руками

Камера для сжигания твердого топлива имеет более обширные размеры: ее объем иногда достигает 500 дм3. В нее можно загружать уголь, опилки, дрова, паллеты. Стабильное нагнетание воздуха обеспечивается встроенным вентилятором. Процесс горения характеризуется очень медленной скоростью расхода топлива. Как следствие, экономичность котельного оборудования резко возрастает.

Как сделать котел длительного горения своими руками – пошаговое руководство

В продаже имеется целый ряд нагревательных приборов, сутью работы которых является один и тот же чертеж котла длительного горения на дровах. Разная степень их экономичности и эффективности объясняется различием размеров, материалов изготовления и наличием дополнительных функций.

Для работы универсальных ТТ котлов можно использовать любое топливо, что значительно упрощает их обслуживание. Наиболее экономичными моделями считаются дровяные ТТ котлы.

Конструкционные особенности и устройство

Дороговизна и сложность изготовления чертежа котла длительного горения своими руками ставит определенные препятствия на пути распространения последнего из них на территории нашей страны. В отличии от него, метод Булерьян широко используем народными умельцами для самостоятельной организации отопления загородных домов.

Чертеж котла длительного горения на твердом топливе Булерьян состоит из следующих узлов:

Также имеется еще одна любопытная деталь. Как известно, в обычных печах функция поддувала выполняется зольником: именно через него поступает необходимый для горения воздух. В случае с Булерьян зольный отсек делается полностью герметичным: каналом подачи воздуха здесь является верхняя воздушная камера. Для регулировки подачи кислорода в верхней части этой камеры имеется заслонка. По ходу сгорания дрова в топке постепенно оседают, что приводит к опусканию распределителя. Таким образом обеспечивается беспрерывная подача свежего воздуха.

Принцип работы

Данный агрегат относится к котлам прямого горения, то есть топливо сжигается в нем самым обычным незамысловатым образом. Образующаяся при этом зола ссыпается в зольную камеру, откуда ее периодически нужно удалять.

Наиболее удобными в обслуживании являются котлы, у которых в зольной камере производитель установил выдвижной поддон.

Принцип работы

Принцип работы котла

Но и косвенный нагрев здесь не совсем обычный. Как известно, в бойлерах косвенного нагрева тепло нагреваемой среде доставляется при помощи воды или другого жидкостного теплоносителя (масло, антифриз), которым заполнен отопительный контур. В водогрейном же котле тепловая энергия передается при помощи воздуха: внутри водогрейного бака имеются трубки, связанные с установленным в топке теплообменником, и вся эта система по сути является пустой, то есть она заполнена воздухом, который в ней циркулирует.

На первый взгляд такое решение может показаться странным, ведь мы привыкли в роли теплоносителя видеть именно воду, теплоемкость которой в 800 раз превышает теплоемкость воздуха. Но все становится на свои места, если вспомнить, что интенсивность теплообмена зависит не от теплоемкости, а от перепада температур. Воздух за счет малой теплоемкости нагревается быстрее, чем вода, а значит, и тепло он будет отдавать более активно. Поскольку все компоненты расположены внутри корпуса котла, теплопотери отсутствуют, так что необходимости в применении теплоносителя с большой теплоемкостью нет.

Принцип работы

Расположение бака влияет на эффективность работы системы нагрева воды. Наилучшие показатели демонстрируют котлы, у которых водогрейный бак расположен над топкой, а не сбоку от нее. Это объясняется стремлением нагретого воздуха подниматься вверх.

Котел твердотопливный

Котлы, оснащенные вентилятором, могут дольше работать на одной закладке топлива, чем не имеющие такового. Работает такая система следующим образом:

Принцип работы
  1. Пользователь устанавливает на специальной панели температуру, которая должна поддерживаться в водогрейном баке, после чего закрывает дверцу топки (в таких моделях она является герметичной) и запускает вентилятор, установленный в подсоединенном к топке воздуховоде.
  2. Как только температурный датчик зафиксирует нагрев воды до желаемой температуры, он подаст сигнал на контроллер и тот отключит вентилятор. При этом в воздуховоде опустится под собственным весом так называемая гравитационная заслонка (она открывается только во время работы вентилятора — потоком воздуха), так что подача кислорода в топку будет полностью перекрыта. Это приведет к затуханию огня, но угли при этом останутся — котел перейдет в режим ожидания.
  3. При остывании воды датчик снова просигналит контроллеру и тот запустит вентилятор. Последний раздует угли в топке и там снова разгорится огонь.
Читайте также:  Лучевая система отопления частного и многоквартирного дома

Благодаря такой схеме время работы на одной порции топлива удается продлить с 4-х часов до 8 – 10.

Чем выше будет расположен вентилятор котла, тем лучше: установленные у самого пола нагнетатели тянут пыль, которая засоряет воздуховод и вызывает зашлакованность топки.

Принцип работы

Котлы на смешанном топливе с естественной и принудительной тягой

С помощью обычных классических твёрдотопливных котлов с естественной и принудительной тягой, трудно выполнить основную задачу отопления — автономно в длительный отрезок времени поддерживать температуру в помещении постоянной. Необходимо всё время контролировать процесс горения, подкладывать топливо, удалять шлаки и золу.

Устройство универсального твердотопливного котла с естественной тягой

1. Термонанометр    2. Корпус из листовой стали 3. Высокоэффективная термоизоляция  4. Устройство от закипания 5. Трехходовая дымоотводящая камера  6. Водяной теплообменник  7. Камера сгорания  8. Зольная решетка  9. Зольник  10. Нижняя ревизионная дверца  11. Дымоход 12. Выход горячей воды 13. Терморегулятор тяги с цепочкой 14. Воздушная заслонка

Устройство универсального твердотопливного котла с принудительной тягой

2. Корпус3. Высокоэффективная термоизоляция 4. Устройство от закипания5. Трехходовая дымоотводящая камера 6. Теплообменник

7. Камера сгорания 8. Зольная решетка 9. Контейнер для золы 10. Фланец горелки (опция)11. Патрубок дымохода12. Подача воздуха вентилятором13. Нагнетательный клапанПри выборе универсального твердотопливного котла, важно знать, что у многих производителей есть модели с предписанным (основным) и резервным видами твердого топлива. Например, основное топливо — дрова; резервное — бурый уголь, брикеты, кокс. Или наоборот: предписанное топливо — бурый уголь; резервное — дрова. Если котел постоянно работает вместо основного топлива на резервном, его КПД (а значит, и тепловая мощность) может снизиться на 5-10 %. В результате расход топлива увеличится.

Рекомендации по монтажу и эксплуатации отопительных котлов

  • Установкой и подготовкой котла к эксплуатации должен заниматься только специалист, имеющий нужный сертификат и разрешение.
  • Твердотопливный котел требует к себе отдельного, специально оборудованного помещения. Стены этой комнаты выполняются из огнестойких материалов, смежные помещения должны иметь аналогичные стены и перекрытия. Высота комнаты, где располагается котел, должна быть не менее 2,5 м. Расстояние от передней стенки котла до противоположной ограждающей конструкции дома – 2 м. Ширина дверей данной комнаты должна быть не менее 0,8 м, если же это межкомнатная дверь, то она выполняется из огнестойких материалов.
  • Обязательно присутствие вытяжной вентиляции и вентиляции, которая обеспечивает приток воздуха, ведь кислород для горения берется из пространства комнаты. Сечение шахты вентиляции не должно быть меньше диаметра дымохода котла.
  • Прежде чем разжечь котел следует убедиться в наличие нормальной тяги и она не должна быть обратной. Котел должен быть полностью исправным и давление в системе отопления должно соответствовать заявленным нормам.
  • В ходе эксплуатации котла категорически запрещается сушить на его поверхности белье, обувь, топливо. Нельзя для розжига пламени пользоваться бензином и другими легко воспламеняемыми веществами. Дверца топочной камеры обязательно должна быть закрыта, в то время когда там горит огонь. Нельзя загружать в котел дрова, если их длина больше, чем размеры камеры.

Дополнительные плюсы

Угольный котел выбирается покупателями не только из-за экономии энергоносителей, ведь в подобном устройстве не происходит одномоментное сгорание всего топлива. Процесс напоминает тление, при котором в топку поступает уголь, начинающий сжигаться послойно. Нагнетание воздуха для обеспечения химический реакции регулируется автоматически. Постепенное горение приводит к тому, что уголь сгорает почти полностью, на отдельные не сгоревшие остатки приходится всего 2 % от первоначальной загруженной массы.

Твердотопливные котлы не только не предполагают вмешательства оператора в работу в течение нескольких дней, но и снижают уровень сложности обслуживания устройства, так как сажа образуется в меньшем количестве. Как правило, котлы отопления, работающие на твердом топливе, подвергаются перегреву. Это происходит из-за неравномерности процесса сгорания. Во время работы котлов длительного горения процесс регулируется автоматически, что является залогом равномерного распределения температуры. Такой режим очень удобно использовать в условиях отопительных систем, ведь есть возможность поддерживать комфортные условия в доме.

Рекомендации по выбору

Выбор наиболее подходящей модели зависит от многих факторов. В первую очередь нужно определиться с видом топлива, цены на которое могут различаться в зависимости от региона.

После этого стоит рассчитать площадь, которая доступна для установки котельной системы, и учесть пожелания ко времени автономной работы. Это поможет определиться с наиболее приемлемыми габаритами котла и вместимостью топливного бункера, что значительно сузит поиски.

Чтобы в полной мере использовать потенциальную экономическую и эксплуатационную выгоду автоматических котлов, при выборе нужно обратить внимание на следующие параметры:

  • мощность котла (должна соответствовать площади отапливаемого помещения);
  • наличие экономных режимов;
  • требовательность к качеству топлива, его зольности;
  • надежность и безопасность длительной автономной работы;
  • воспроизводимый шум в различных режимах;
  • наличие функции автоматического розжига и сбора золы;
  • потребляемое электричество;
  • возможность работы от аккумуляторных батарей;
  • величина бункера для сбора золы и удобство его очистки;
  • эффективность работы с различными типами топливных гранул и в разных режимах;
  • наличие дистанционного управления или возможность дополнительно его подключить.

Также нужно обратить внимание на внешний вид котла, в том числе на качество сварочных швов.

Технические характеристики

Преимущества:

  • Высокая производительность. Пожалуй, это одно из главных и весомых достоинств таких громоздких агрегатов. Средний показатель КПД составляет не менее 90%.
  • Экологичность. Угарный газ, поступающий в дымоход, используется в роли основного источника образования горючего газа.
  • Относительная доступность и недорогая цена твердого топлива.
  • Автоматичность рабочего процесса. Некоторые модели оснащены пультом, позволяющим устанавливать нужный температурный режим.
  • Экономия времени и ресурсов.
  • Автономность работы. Может быть использован в качестве основного отопительного прибора.
  • Высокая пожаробезопасность. Котлы длительного горения оснащены датчиком тревожного сигнала, который срабатывает при любой аварийной ситуации.
  • Высокая надежность конструкции. При правильной эксплуатации оборудования, котел прослужит не один десяток лет.

Но какими бы эффективными, экономичными и производительными ни были эти котлы, есть и некоторые недостатки таких устройств.

Недостатки:

  • Большие габариты.
  • Высокая цена.
  • Необходимость в регулярной чистке.

Котлы длительного горения

Имеют большую камеру для сжигания топлива. Объем достигает 100 литров. Устройство твердотопливного котла длительного горения позволяет закладывать уголь один раз в 4-5 дней, а дрова — раз в сутки. Топливо прогорает медленно, потому что сжигается сверху вниз. КПД котла равно 90%, так как быстрое горение замещается тлением. Уголь для котлов тлеющей конструкции используется высокого качества и отсортированный по размеру. Влажность древесины не превышает 20%. Агрегаты способны работать на любом виде топлива, но максимально эффективным будет либо уголь, либо древесина. Это зависит от конкретной модели.

Котел на угле длительного горения имеет следующие преимущества:

  1. Экономичность, эффективность, надежность
  2. Автоматизация процесса отопления
  3. Безопасность, простота использования
  4. Низкий уровень шума

К недостаткам относятся высокая стоимость, большие габариты, необходимость подключения к электричеству.