Общие сведения
Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.
Конструкция
Пиролизный котел состоит из топливной камеры, разделенной на зоны. В одной из них, называемой газогенераторной, происходит разложение топлива на золу и пиролизные газы, в другой — зоне дожига — происходит сгорание этих газов.
- Котлы выпускаются двух типов:
- с верхней загрузкой, или шахтные;
- с нижней загрузкой.
Шахтные котлы верхнего горения
Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление и стабилизировать тягу, камеру оборудуют дутьевым вентилятором, установленным сверху котла — этот процесс называют «верхним дутьем». Некоторые модели оснащены еще одним вентилятором, подающим струю воздуха прямо в камеру дожига, что повышает эффективность котла. Дым и пар после дожига через дымовой патрубок выводятся в дымоход.
Котлы с нижним горением В этом типе отопительных агрегатов газогенераторная камера находится снизу, а пиролизные газы поднимаются вверх под воздействием тяги. Для устойчивого горения таким котлам необходим дымоход высотой не менее 5 метров.
Применение вентилятора для котлов с нижней загрузкой не обязательно, т.к. воздух подается через заслонку. Эффективность котлов нижнего горения ниже, чем у шахтных, но они не зависят от наличия электроэнергии.
Теплообменник и подключение котла к системе отопления
Рядом с топкой находится теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления. Конструкция теплообменника зависит от модели агрегата. Для подачи и отвода воды в систему предусмотрены штуцера. Входной штуцер, через который в котел поступает остывшая в системе отопления вода, находится в нижней части теплообменника. Выходной штуцер — в верхней. В качестве теплоносителя может использоваться вода, лучше дистиллированная, или антифризы.
Газогенераторы длительного горения могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией. При выборе котла необходимо согласовать объемы теплообменника и теплоносителя, необходимого для заполнения системы отопления. Систему оснащают расширительным баком, а для принудительной циркуляции — насосом, который устанавливают непосредственно перед вводом в котел.
Для стабилизации температуры в системе отопления рекомендуется установить также теплоаккумулятор — накопительный бак, который будет промежуточным звеном между котлом и отопительными приборами. При этом, во время перерывов в топке котла, система не будет остывать более, чем на 10-15 градусов. Вода на входе в теплообменник должна иметь определенную производителем температуру, обычно — 60 градусов Цельсия. Для поддержания этой температуры системы оснащают трубой для подмеса горячей воды. В системах с принудительной циркуляцией на случай внезапного отключения электричества также нужно предусмотреть байпас для обхода циркуляционного насоса.
Ряд моделей пиролизных газогенераторов помимо отопления могут быть подключены также к контуру ГВС, такие котлы называются двухконтурными. Удобно, если допускается эксплуатация агрегата при отключенной системе отопления, только для нагрева воды, что позволит использовать его летом. Обычно такие модели комплектуются дополнительно ТЭНами, встроенными в теплообменник.
Материал корпуса
Твердотопливные котлы длительного горения обычно имеют корпус из стали толщиной от 3 до 8 мм.
- Но некоторые производители предлагают котлы из чугуна, которые имеют ряд преимуществ:
- чугун имеет повышенную коррозионную стойкость по сравнению со сталью, чугунным котлам не страшна низкотемпературная коррозия;
- чугунные котлы с кованным теплообменником не имеют сварных швов, в которых чаще всего начинается разрушение стали;
- более толстые стенки чугунных агрегатов не подвержены прогоранию и деформации;
- благодаря большей толщине они дольше не остывают, что позволяет поддержать температуру в системе во время перерыва на чистку котла.
- Недостатки у чугунных моделей тоже есть:
- они значительно тяжелее, в 2-2,5 раза;
- цена выше, чем у стальных, примерно на 50-70%.
Требования к топливу
Большинство современных моделей пиролизных котлов оснащены автоматическим регулированием режима горения. Длительность горения зависит от вида топлива. Как правило, при топке сухими дровами газогенератор может работать на одной загрузке до 12 часов, а на угле — около суток. Использование опила, стружки, отходов деревообработки несколько снижает время горения без дозагрузки.
Дрова должны быть сухими, с влажностью не более 16%. При использовании пеллет или брикетов такая влажность гарантирована производителем, дрова необходимо сушить в тени не менее года.
Контроль и регулировка температуры
Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.
Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.
На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.
Качественные фирмы-производители
Твердотопливные котлы длительного горения представлены зарубежными и отечественными фирмами. Многие модели можно увидеть на фото.
Stropuva
Литовский производитель, предлагающий оборудование для отопления промышленных зданий и больших жилых домов. Принцип работы устройств – прогорание горючего материала сверху-вниз. Изготовитель предлагает устройства для систем с естественной и принудительной вентиляцией. Котлы длительного горения на дровах для дома также предназначены для работы с бурым углем, древесными отходами. Мощность агрегатов – 10 кВт и более. В камеру сгорания можно заложить до 50 кг топлива. Все аппараты просты в эксплуатации.
Stropuva – литовский производитель котлов.
НМК
Новосибирская фирма, специализирующаяся на выпуске отопительных котлов высокого качества. Она предлагает устройства низкой, средней и высокой ценовых категориях. Оборудование соответствует мировым стандартам качества, но адаптировано к условиям российского климата. Продажа возможна в любом уголке страны.
Buderus
Немецкий производитель, который выпускает агрегаты, функционирующие в автономном режиме. Для изготовления используется сталь толщиной до 5 мм. КПД аппаратов достигает 85%. Котлы универсальны, но требовательны к качеству топливного материала.
Buderus – немецкий котел с автоматическим режимом.
Zota
Российская фирма, предлагающая широкий ассортимент устройств, которые работают на дровах, пеллетах, угле. Оборудование предназначено для обогрева промышленных и бытовых помещений. Мощность аппаратов колеблется в пределах 3-400 кВт. Закладку горючего осуществляют 1-2 раза в сутки.
Wattek
Чешский производитель предлагает котлы, характеризующиеся простотой обслуживания и длительным сроком эксплуатации – более 10 лет. Агрегаты изготовлены из стали толщиной 5 мм. Материал устойчив к высокой температуре. В качестве топлива используют дрова, брикеты, уголь, пеллеты. Монтаж котлов не вызывает трудностей. Преимуществом оборудования является увеличенная площадь теплосъема. Максимальное время горения составляет 8 часов. Его обеспечивает уголь.
Wattek – чешский производитель котлов.
«Теплогарант»
Производственные мощности изготовителя расположены в Костроме. Оборудование в 4 раза экономичнее традиционных твердотопливных установок. Загрузку осуществляют дважды в сутки. Мощность котлов колеблется в пределах 10-20 кВт. Аппараты обладают высоким уровнем энергоэффективности на разных видах горючего материала.
ACV
Бельгийская фирма, предлагающая отопительное оборудование для обогрева промышленных помещений, хозяйственных и жилых зданий, офисов. Котлы изготовлены из жаропрочной стали толщиной 5 мм. Для работы можно использовать уголь, брикеты из отходов древесины и сельскохозяйственных растений, пеллеты.
ACV – бельгийская фирма отопительного оборудования.
Мощность агрегатов составляет 15-80 кВт. Материал устойчив к отложению продуктов сгорания на стенках. Оборудование полностью автоматизировано. Возможно регулировать мощность устройства. Котлы защищены от перегрева, оснащены системой контроля интенсивности пламени.
«Неделька»
Российский производитель, предлагающий оборудование мощностью 15-90 кВт. Загружать агрегат можно раз в неделю. Преимуществом устройств является использование топлива невысокого качества. Котел способен обогреть несколько помещений, общая площадь которых составляет 350-400 м². Максимальный КПД можно получить при использовании антрацита или бурого угля. Недостатком устройства является большой размер. В результате сгорания топлива образуется много сажи, поэтому оборудование нуждается в периодической чистке.
Wirbel
Австрийский производитель, выпускающий котлы долгого горения на угле, дровах, брикетах. Гарантийный срок службы – 17 лет. Для изготовления используется сталь толщиной 5 мм. Расход топлива экономичный, а КПД достигает 93%.
Wirbel – австрийский котел долгого горения.
Heiztechnik
Фирма предлагает небольшой ассортимент котлов отопления, мощность которых составляет 10-100 кВт. Их можно использовать для обогрева площади от 60 до 1000 м². Для работы аппаратуры применяют любое твердое топливо. Для изготовления моделей применяют сталь толщиной 4-6 мм. Срок службы оборудования колеблется в пределах 15-20 лет. Преимуществом агрегатов является возможность удаленного управления.
Предпосылки появления котельного оборудования данного вида
Традиционные твердотопливные котлы работают на топливе, которое загружается в камеру сгорания. Это может быть уголь, дрова, торфяные брикеты, пеллеты и другие виды органического топлива. От того насколько часто приходится загружать топливо в камеру сгорания зависит домашний комфорт и уют. В среднем для твердотопливного аппарата, выполненного по классической схеме, для нормального режима работы требуется 2-8 загрузок в сутки. Отлаженная система автоматики берет на себя все основные функции. То как работает само нагревательное устройство, как расходуется топливо, зависит уже от модели и от человека.
Работающий котел на твердом топливе этого вида в состоянии длительное время выдавать необходимое для обогрева тепло, значительно увеличивая продолжительность времени между загрузками. Уже одно название этого агрегата говорит о том, что оборудование способно работать бесперебойно длительное время. Принципиальное отличие данного вида отопительных приборов от традиционных моделей твердотопливных котлов заключается в способе горения.
Не всегда есть возможность подбрасывать в очередной раз дрова или уголь в топку. Подобная процедура вызывает дискомфорт, особенно ночью, когда температура за окном стремительно опускается. Загруженное топливо может прогореть во время отсутствия хозяев, что приведет неизбежно к остыванию теплоносителя в контуре.
Попытки оптимизировать способ загрузки дров или угля даже в самый лучший котел за счет автоматической подачи, решают проблему частично. Обустраивать рядом с топливным агрегатом прибор механической подачи угля, значит на ограниченной площади дополнительное место. Шум постоянно работающего ротора или шнека малоприятен. Требовалось найти принципиальное решение проблемы. На фото показан обычный котел, работающий на твердом топливе, оснащенный бункером для автоматической подачи угля.
Одним словом, у людей есть масса причин на то, что бы ставить у себя дома твердотопливные котлы длительного горения. Такая техника сводит к минимуму человеческий фактор, от которого во многом зависит эффективность отопительной системы. Отопительная техника, работающая по данному принципу, появилась чуть более 10-15 лет назад. Тогда только стали появляться первые образцы аппаратов. Многие пытались у себя дома самостоятельно соорудить твердотопливный . Главное понять принцип действия отопительного оборудования данного вида.
Котел на твердом топливе длительного горения – принцип действия
С появлением на рынке котельного оборудования нагревательных приборов длительного горения, ситуация с организацией и установкой системы домашнего отопления значительно упростилась. Теперь можно ставить для отопления мощные нагревательные установки, не требующие постоянной загрузки топливом. Котлы длительного горения, сделанные своими руками, не всегда способны полностью удовлетворить потребности обитателей дома.
Глядя на чертежи первых моделей, видно насколько сегодня конструкция агрегатов изменилась. Для примера приводится чертеж типичной нагревательной установки пиролизного типа.
Промышленные изделия, в которых производители добавили ряд конструктивных изменений и новшеств, обладают большим технологическим ресурсом, экономичные и более практичные в эксплуатации. Несмотря на существенные технологические и конструктивные изменения, в основе оборудования этого вида остался неизменным принцип действия. Топливо, загруженное в камеру сгорания, особым способом горит не так, как в обычном котле. Сам принцип горения топливной массы в корне отличается. За счет создания определенных условий в топке происходят экзотермические реакции, другие физические процессы, оказывающие влияние на интенсивность горения и длительность выгорания загруженного топлива.
В современных агрегатах используется два способа горения:
- Первый, за счет пиролиза;
- Второй, за счет верхнего способа горения топливного материала.
Процесс пиролиза – связанный с генерацией тепловой энергии, выделяемой в процессе горения угля, дров и других топливных материалов. Основная работа котла заключается в горении древесного газа, генерируемого из тлеющего топлива.
Во втором случае речь идет о верхнем способе горения. Топливо выгорает не снизу вверху, как принято считать, а наоборот, сверху вниз. За счет этого процесса достигается полное выгорание топливного материала, заложенного в топку. Количество выделяемого в результате горения тепла на порядок больше, чем у аппаратов нижнего горения.
Твердотопливный котел: внутреннее устройство и принцип работы
Котлы, где теплоноситель нагревается от сжигания твердого топлива, называются твердотопливными. Агрегаты предназначены для отопления частных домов и промышленных предприятий. Твёрдотопливные котлы всегда находятся под контролем со стороны человека. Работа отопительных систем отличается экономичностью и независимостью. Наличие газа и электричества не является необходимым условием для функционирования некоторых видов агрегатов. Отопительный котел на твердом топливе используется как основное оборудование, резервное или для создания комбинированных систем отопления.
Самый простой твердотопливный котел на дровах
Производится несколько типов котлов, отличающихся друг от друга разновидностью закладываемого топлива, типом обогрева, способом сжигания, материалом изготовления. Подбирается отопительный твердотопливный агрегат исходя из потребностей конкретного помещения и дома. Независимо от модели котла все аппараты имеют схожий принцип работы.
Поршень твердотопливного котла
Рассмотрим как устроен поршень подробнее.
- Внешний кожух, в котором он находится имеет высоту 45 см диаметром 96 мм, он вваривается в крышку котла по центру сверху.
- На нем сверху крепятся заслонка и лебедка для троса. Он составляет монолитную конструкцию с баком.
- Внутри него две трубы. По зазору между внешним монолитным кожухом и телескопом воздух попадает в камеру выше поршня, обеспечивая сжигание газов. Воздух к дровам поступает через телескоп поршня. Снизу он имеет следующий вид.
- Диаметр круга на который навариваются изогнутые листы металла, 6 или 7 дуг или лопастей, равен 36-37 см.
- Лопасти изготовляют из метала толщиной 3 мм, высота их составляет 5 см. Изогнутость дуг дает эффект завихрения, что обеспечивает прогорание дров. Поверх их по центру размещается шайба с отверстием внутри, ее размер около 15 см. Телескопический механизм поршня показан схематически ниже.
Точками показаны уступы посредством которых реализуется ее телескопические свойства. На внешней кожуховой трубе, внутри ее снизу делаются уступы, путем наваривания металлических дуг, которые не дают опуститься второй трубе, на которой сверху с внешней стороны делаются такие же уступы.
Аналогичный принцип реализован между второй и третьей трубами. Диаметры средней и внутренней труб соответственно 76 и 50 мм, высота у них одна – 40 см. Со средней отрезается кусок высотой 6 см, он приваривается к нижней части поршня с дугами. В этом маленьком отрезке делаются отверстия и с помощью прута делается зацеп самой тонкого внутреннего звена телескопа, который потом приваривает к нижней части тоже.
Краткие итоги
Котлы на твердом топливе используются как автономные источники отопления или резервные. Возможна установка агрегата вместе с электрическим или газовым котлом одновременно для эффективного использования ресурсов. Чтобы выбрать вид твердотопливной системы, учитываются наличие электричества и его стабильная подача, регион проживания, площадь помещения и теплоизоляция
Обязательно берется во внимание распространенность топлива, которое используется для котла, в конкретной местности. Классические котлы просты в использовании, энергонезависимы
Надежный агрегат имеет низкий КПД. Пиролизные, тлеющие, пеллетные агрегаты имеют высокие КПД, надежность и стоимость.
