Твердотопливный котел для отопления

Твердотопливный котёл — отопительное устройство, которое выделяет тепловую энергию в процессе горения твёрдого топлива.

Плюсы твердотопливных котлов

• доступность
• использование нескольких видов топлива
• невысокая стоимость топлива
• надежность и простота конструкции
• автономность (не требуется подключение к электрической сети и других коммуникаций)... правда это не на всех видах твердотопливных котлах
• пиролизные котлы имеют высокий коэффициент полезного действия и большое время работы на одной загрузке

Минусы твердотопливных котлов

• непродолжительное время работы на одной загрузке (порядка 2-4 часов для классических котлов)
• необходимость постоянного обслуживания, чистки зольного ящика от продуктов сгорания
• загрузка топлива в ручном режиме: в сам котёл или в бункер
• инерционность процесса сгорания
• цикличность процесса сгорания, когда при розжиге или догорании тепловая энергия практически не выделяется, а на пике выделяется в излишке
• предварительная доставка до котла и подготовка твердого топлива перед загрузкой в камеру

Разновидности твёрдотопливных котлов по виду используемого топлива

Классические твердотопливные котлы

Основным топливом для данных котлов являются сухие (до 20 % влажности) дрова или ископаемый уголь.

Внешне классические твердотопливные котлы на дровах напоминающие обычную печку с окном для закладки в него угля или дров. Основная часть конструкции – теплообменник, который передает энергию теплоносителю. По материалу выделяют чугунные и стальные твердотельные котлы.

К положительным сторонам относят стабильность работы, неприхотливость, долговечность и дешевизну. В котлах нет систем автоматизации, которые часто ломаются, что позволяет сэкономить на обслуживании. Может простоять без подкладывания дров около 8 часов.

Пеллетные котлы

Пеллетные котлы в качестве топлива используются топливные гранулы (пеллеты).

Такие котлы имеют специальный бункер и автоматику, которая подает топливо. 

Основные преимущества:

• Высокий КПД. Достигает 85%.
• Неприхотливость. Не требуется постоянно следить за котлом и тратить средства на его обслуживание.
• Длительность работы зависит только от размеров бункера для подачи топлива.
• Наличие датчика температуры и регулятора. Позволяет отслеживать и регулировать температурный режим внутри устройства.

Стоимость пеллетных котлов выше, чем у классических котлов.

Котлы длительного горения

В котлах длительного горения процесс горения происходит послойно сверху вниз или только снизу, за счет чего на одной закладки топлива достигается более длительный и равномерный прогрев теплоносителя. Длительность горения некоторых современных моделей может достигать 7 суток. Принцип горения "сверху-вниз" также положительно сказывается и на эффективности сжигания, поскольку в активном горении находится только верхний слой.

Пиролизные (газогенераторные) котлы

Пиролизные котлы имеют более сложный механизмом горения, который выполняется в несколько стадий:

1. сушка древесины (дров)
2. дегазация. Во время процесса 85% веществ переводится в горючее газообразное состояние, а 15% – в уголь.
3. сгорание. Температура в печи достигает 600°С. Газы окисляются, в результате чего образуется слой угля. При достижении 900°С низкие газы насыщаются кислородом и выдерживают температурный режим, способствующий разложению древесного угля.

В конструкции есть вентилятор, направляющий пламя вниз. Это дает возможность управлять процессом горения. КПД таких устройств выше, чем у традиционных котлов.

Разновидности твердотопливных котлов по материалу теплообменника

Твердотопливный котел имеет теплообменник из:

• чугуна. Котлы с чугунным теплообменником представляют собой секционную конструкцию. При поломке любую часть можно легко заменить. Подобные варианты удобны в использовании в частных домах при перевозке и в случае ремонта. Чугун медленнее подвергается влажной коррозии, поэтому ТЭН можно чистить реже. Тепловая инертность выше, чугунные котлы дольше греются и медленнее остывают, поэтому считаются экономными.
  Такие котлы неустойчивы к резкой смене температурного режима. При попадании холодной жидкости в горячий теплообменник может образоваться термический удар, вызывающий появление трещин. Стенки котла нежелательно подвергать ударным нагрузкам. Тепловая эффективность у котлов с чугунным теплообменником ниже, чем у стальных.
  
• стали. Котлы с стальным теплообменником представляют собой цельный моноблок, который сварен в промышленных условиях. Как правило, производители качественных устройств используют металл толщиной не менее 4 мм, что обеспечивает оптимальное сочетание хорошей теплопроводности с запасом прочности материала.
  С чисткой и обслуживанием могут возникнуть проблемы, т.к. разобрать котел невозможно. Стальное устройство не боится скачков температуры благодаря своей эластичности. Быстро греется и быстро остывает. Обладает высокой ударопрочностью и сравнительно небольшой массой.
  Если же говорит о минусах, то они в основном связаны с риском коррозии: при контакте с горячей водой сталь окисляется, так что теплообменник нужно периодически очищать от наслоений. В противном случае мощность устройства существенно снизится, кроме того, возрастет риск повреждения деталей из-за недостаточно эффективного теплоотведения.
  
  

Разновидности твердотопливных котлов по типу загрузки топлива

По типу загрузки топлива твердотопливные котлы бывают ручные (или засыпные) и автоматические.

Ручная загрузка считается более привычным способом для людей. Камеру нужно заполнять самостоятельно. Печь с ручной погрузкой имеет большие размеры, чем автоматический котел, поэтому их не рекомендуется ставить дома.

Модели с автоматической загрузкой имеют в своём составе бункер, в который помещается топливо. К сырью предъявляются требования по размерам. Например, при работе от угля частицы должны быть меньше 25 мм. Одной загрузки топлива хватает на 3-5 дней, благодаря чему пользователю не нужно постоянно подкладывать сырье. Это делает работу с таким котлом простой и удобной.

Размеры бункеров бывают разные, выбор зависит только от предпочтений владельца. Топливо подается либо с помощью шнека, либо с использованием поршня.

Вариант шнековой автоматической загрузки твёрдого топлива

Разновидности твердотопливных котлов по потреблению электроэнергии

Твердотопливные котлы по способу электропитания бывают двух видов:

• Энергонезависимые. Это котлы, в которых нет потребности в циркуляционном насосе, т.к. процесс происходит естественным путем. К энергонезависимым относятся классические котлы и некоторые котлы длительного горения.
• Энергозависимые. Это котлы, которые содержат в своей конструкции вентилятор. Он направляет потоки воздуха в камеру. Также котлы с автоматизацией работают от электричества.

Энергонезависимые котлы лучше ставить в домах, где нет стабильного электропитания. Они могут выступать в качестве основного и дополнительного источника тепла.

Разновидности твердотопливных котлов по тяге воздуха

По тяге воздуха все твердотопливные котлы бывают

• с естественной тягой — в данных моделях процесс сгорания топлива контролируется термостатическим тяговым регулятором без дополнительной подачи воздуха
• с дополнительной тягой — в отличие от котлов с естественной тягой данный вид оснащен вентилятором, который дополнительно подает воздух в топку, а мощность вентилятора регулируется в зависимости от сжигаемого топлива и дымовой тяги

Наличие буферной ёмкости в твердотопливных котлах

Есть твердотопливные котлы для отопления частного дома с теплоизолированным баком с водой, который выполняет роль буфера. Он устанавливается между котлом и отопительной системой и выполняет следующие функции:

• защита. Сохраняет отопительный контур от перегрева.
• аккумуляция тепла. Собирает и запасает энергию от котла и поставляет в систему по необходимости.
• связь в одну цепь нескольких видов котлов (электрических, водяных, газовых). Позволяет им функционировать в пределах одной системы.

Буфер улучшает температурные характеристики, повышает КПД, уменьшает расход сырья и частоту укладки топлива. При выборе буфера емкость рассчитывается с учетом того, что на 1 кВт требуется примерно 25 литров.

Схема отопления котлом с буферной емкостью

Параметры подбора твердотопливных котлов

Перед тем как выбрать твердотопливные котлы, нужно просчитать потребности вашего здания в тепловой энергии, чтобы не переплачивать, но и не мерзнуть.

Сами расчеты ведутся довольно просто:

• На каждые 10 м² площади дома необходимо минимум 1 кВт мощности обогревателя. Соответственно, для дачных домиков подойдут компактные модели производительностью до 10 кВт*ч, а большинство частных домовладений может успешно отапливаться установками 20 – 25 кВт*ч.
• Если же вы используете системы наружного утепления из минваты, полимеров или пенобетона, то теплопотери дома существенно сократятся. Так что в этой ситуации можно исходить из соотношения 12 – 15 м² / 1 кВт*ч.

Данный расчет подойдет для средней полосы РФ, где минимальная зимняя температура редко падает ниже -30°С. Для территорий с боле суровыми зимами лучше делать запас по мощности не менее 30-40%.

Также стоит иметь ввиду, что в технических описаниях котлов пишется максимальная мощность. При выборе твердотопливного котла нужно учитывать, что данная мощность указывается при работе на топливе с небольшим содержанием влаги и при оптимальных условиях эксплуатации. В действительности при использовании менее калорийного топлива, или если оно накопило влагу (например, отсыревших дров) мощность может отличаться от заявленной производителем до половины (до 50%). И это тоже надо учитывать при выборе котла.

Также необходимо задуматься о:

• энергозависимость. Для эффективного использования твердотопливных котлов при отключении электроэнергии  придется приобретать генератор. Но этого можно избежать, если покупать энергонезависимые котлы.
• объеме загрузки топлива. Здесь все просто: чем больше бункер, тем реже придется подходить к котлу для добавления горючего. Если вы пользуетесь домом (дачей) изредка, то можно приобретать и модели с одной топкой и ручной подачей топлива. А вот для постоянного пребывания лучше немного переплатить за систему автоподачи.
• наличии второго контура. Если котел будет использоваться как основной источник тепла, то вполне логичной будет установка модели с водогрейным баком. Так вы не только обеспечите комфортную температуру в доме, но и получите источник горячей воды для душевой и хозяйственных нужд.
• материале тепломобенника. Чугунное оборудование может простоять 35 лет, у него лучшие тепловые и технические показатели. Но такие агрегаты неустойчивы к механическим повреждениям и много весят. Стальные устройства более дешевые, не страшатся ударов, но срок их работы в среднем на 10–15 лет меньше.
• дополнительных функциях. Автоматические датчики, встроенный накопительный бойлер, система удаленного контроля. Все это делает эксплуатацию обогревателя более удобной. Но для некоторых опций необходимо подсоединение к источнику электрического питания, что лишает агрегат автономности.

Полезное видео