Котлы отопления на твердом топливе – разновидности, принцип работы, какой лучше выбрать

Основные характеристики

Eсли вы собираетесь купить котел для отопления частного дома, первое, что нужно знать — это площадь обогреваемого помещения. Ведь от этого напрямую зависит мощность агрегата. По мнению производителей расчет прост: каждые 10 м2 площади требуют выработки 1 кВт тепловой энергии. При общей площади дома 150 м2 достаточно мощности 15кВт. Но здесь не все так просто.

Поправки необходимо сделать, если:

• Высота потолка больше 3 м;
• Количество оконных проемов превышает норму;
• Дом недостаточно утеплен.

Также нужно помнить, что в суровых климатических зонах в холодное время года котел придется топить постоянно, даже ночью. Поэтому лучше подобрать агрегат с запасом мощности в 5-10 кВт, что позволит контролировать интенсивность горения.

Кроме мощности, важными являются следующие характеристики:

• Производительность или КПД — важная характеристика отопительной системы. Этот коэффициент находится в прямой зависимости от конструктивных особенностей оборудования и способа сгорания топлива. У твердотопливных котлов КПД достаточно велик, он составляет 80-98%.
• Себестоимость при эксплуатации. Надёжность марки котлов зависит не только от производителя, но и от конструкторских решений, материалов, используемых для узлов и корпуса, стоимости и доступности сервиса, запасных деталей, условий эксплуатации.
• Вид потребляемого топлива — еще одна важная характеристика. При расчетах стоимости отопления в частном доме учитывают цену на выбранное топливо в регионе (уголь, пеллеты, дрова) и производительность оборудования. Чем дороже стоит топливо и выше скорость сгорания, тем более дорогим становится отопление частного дома или коттеджа.

Самая популярная схема

Рассмотрим порядок создания наиболее популярного вида обвязки — прямой. Наиболее распространены энергозависимые котлы, поэтому будет описана схема обвязки с имеющимся циркуляционным насосом.

Необходимые действия:

Монтаж всех устройств

Выполняется установка всех радиаторов, умывальников, ванн или душевых кабинок, кухонной мойки. Необходимо, чтобы к моменту соединения элементов отопительного контура или ГВС все элементы были установлены и готовы к подключению.

Особенно важна готовность отопительной линии, так как контур ГВС работает на выдачу и может наращиваться в процессе эксплуатации.

Подключение трубопроводов системы отопления

Все радиаторы последовательно соединяются между собой трубопроводами. Один конец подключается к промой линии (подаче) котла, второй — к обратной.

Важно обеспечить герметичность и целостность системы. Для исключения ошибок следует постоянно сверяться со схемой обвязки, созданной во время проектирования системы

Подключение ГВС

Устанавливается трубопровод,Присоединенный к патрубку ГВС газового котла. В разрыв через тройники подключаются отводы для смесителей. Рекомендуется каждый смеситель снабдить собственными шаровыми кранами для отсечки подачи воды при возникновении необходимости.

Последним действием станет подключение котла к линии питания — подаче холодной воды. После этого можно произвести пробный запуск и проверить качество работы и целостность всех трубопроводов.

Все обнаруженные ошибки немедленно устраняются, для чего систему останавливают, сливают воду и выполняют переналадку контура.

Какие элементы содержит схема

Схема обвязки представляет собой комплекс, составленный из следующих элементов:

• Циркуляционный насос.
• Клапаны разного назначения (предохранительный, обратный, распределительный и т.д.).
• Расширительный бак.
• Шаровые краны — сливной, балансировочный и т.п.
• Манометр.
• Фильтры для очистки жидкости от твердых частиц.

Как правило, большинство этих компонентов встроены в настенный двухконтурный котел, и дублировать их во внешней части системы незачем. Такие элементы, как циркуляционный насос, расширительный бак, все краны и клапаны изначально присутствуют в конструкции котла в качестве составных элементов.

Современный агрегат практически не нуждается в установке внешних узлов, подключаясь к системе напрямую. Исключением становятся энергонезависимые котлы, не оснащенные циркуляционным насосом и другими важными элементами.

Важным элементом обвязки являются устройства для удаления воздуха. Эту функцию способен выполнять циркуляционный насос, но эффективность процесса низка и занимает много времени.

Проще устанавливать краны Маевского на радиаторы и размещать подающий трубопровод в вертикальном положении ( на энергонезависимых системах)

Кроме этого, большую важность имеют приборы контроля давления и температуры, дающие информацию о работе системы

Запорная арматура позволяет регулировать или отсекать линии системы в случае возникновения нештатных ситуаций.

Пеллетные котлы

Котлы, работающие на пеллетах сложно отнести к какому-то классу, потому о них обычно говорят отдельно. Топливо для этого типа котлов — небольших размеров гранулы из спрессованных опилок. Для хранения пеллет возле котла делают бункер. Его размер определяет время автономной работы оборудования. При достаточном количестве места бункер можно сделать на несколько тонн топлива. Минимальный размер — на пару ведер, чего хватает на день работы.

Котел на пеллетах

Пеллетный отопительный котле оснащен специальной горелкой. Пеллеты из бункера автоматически подаются в зону горения, где сгорают практически без остатка. Нормального качества гранулы дают всего 3-5% золы. Потому чистка требуется редко — раз в неделю или даже раз в несколько недель. Оборудование полностью автоматизировано, при достаточном запасе топлива можно не наведаться неделями.

Но и тут не обошлось без недостатков. Первый — высокая цена на оборудование. Второй — требовательность к качеству пеллет. Они должны иметь малую зольность, хорошую теплотворную способность, не должны ломаться и крошиться. В остальном пеллетный котел для отопления частного дома — хороший выбор. Его плюс еще в том, что используются отходы деревообрабатывающей промышленности.

Изготовление пиролизного котла

Эффективность этого вида установок на дровах стала причиной их популярности у мастеров, которые могут изготавливать твердотопливные котлы пиролизного типа собственными силами из имеющихся материалов. Процесс этот достаточно трудоемкий и требующий навыков выполнения слесарных и сварочных работ, некоторого минимума инструментов и оборудования:

• аппарат для электросварки;
• угловая шлифовальная машина;
• дрель электрическая;
• набор слесарных инструментов.

Если имеются навыки, инструменты и большое желание, то можно изготовить агрегат, используя следующий чертеж пиролизного котла на естественной тяге:

1 – воздушный канал; 2 – дверца для загрузки топлива; 3 – дверца вторичной камеры; 4 – заслонка прямой тяги; 5 – первичная камера; 6 – верхняя крышка; 7 – входной канал для подачи воздуха; 8 – воздушная заслонка; 9 – патрубок для группы безопасности; 10 – вторичная камера дожигания; 11 – патрубок присоединения дымохода; 12 – форсунка; 13 – жаротрубный теплообменник.

Материалом для изготовления камер может служить жаропрочная легированная сталь, но это дорогой материал, поэтому мастера берут простую углеродистую сталь толщиной 5 мм. Для защиты ее от высокой температуры в нижней части топки выполняется футеровка пиролизного котла огнеупорным кирпичом. Им же нужно защитить днище вторичной камеры, куда направлен факел пламени. Для обшивки водяной рубашки применяется листовой металл толщиной 3 мм, его приваривают к ребрам жесткости из полосовой стали. Из такого же металла изготавливают дверцы, крышку и обрамление проемов.

Передачу тепла от дымовых газов устройство котла предусматривает через жаротрубный теплообменник, находящийся внутри водяной рубашки. Для его изготовления подойдут бесшовные стальные трубы из углеродистой стали наружным диаметров 48 или 57 мм. Количество труб следует подобрать по необходимой площади поверхности теплообмена, для чего выполняется расчет пиролизного котла.

Учитывая, что топливо в пиролизных агрегатах горит долго (до 12 часов) и продуктивно, некоторые владельцы классических установок прямого горения задумываются о том, можно ли их модернизировать. Такая переделка твердотопливного котла в пиролизный возможна, но при условии, что топка агрегата сделана из металла, а не чугуна. Колосниковая решетка убирается и с помощью электросварки на ее месте закрепляется перегородка, разделяющая главную топку и зольник, который будет выполнять роль вторичной камеры. Между ними устанавливается форсунка. Кроме этого, понадобится организовать подачу воздуха в обе камеры, надо изготовить воздушные каналы и установить их, как показано на чертеже.

Как правило, переделка котла в пиролизный происходит не на заводских агрегатах, а на самодельных, это расширяет возможности для усовершенствования конструкции. Можно менять проходное сечение форсунки, размеры обеих камер или площади поверхностного теплообмена, добиваясь наилучших показателей длительности горения и повышения КПД установки.

Принцип работы

По принципу работы установки делятся на две разновидности:

1. работающие по классической схеме с включением дутьевого нагнетателя-вентилятора;
2. модели с верхней загрузкой и подачей воздуха.

Система отопления частного дома с помощью котла

В обоих названных вариантах работой нагнетателя руководит специальный электронный блок — он контролирует температуру воды, увеличивая либо притормаживая производительность вентилятора. В агрегатах с нагнетателем предусмотрено снижение инерции процессов, за счет чего увеличивается продолжительность сжигания твердого топлива.

В моделях с верхней загрузкой, соответственно, нагнетатель расположен в верхней части корпуса. Воздух подается сверху вниз, в аналогичном направлении происходит и сжигание топлива, в результате заряженная в полном объеме установка способна работать очень длительное время (от 8 до 48 ч.).

В целом, агрегаты длительного горения имеют массу преимуществ, но есть и некоторые минусы. Независимо от принципа работы, их время от времени обязательно необходимо чистить — если пренебрегать очисткой, то оборудование может просто выйти из строя.

Схема: устройство котла длительного горения

На полную мощность котельное оборудование разогревается не моментально, а спустя определенное время. Еще один минус — нельзя оперативно остановить работу котла длительного горения в случае такой необходимости.

Различия по типу используемого твердого топлива: что учитывать при выборе

Между собой котлы длительного горения различаются не только по принципу работы, но и по типу используемого топлива. Каждый из отопительных агрегатов, работающих на твердом типе топлива, имеет свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при выборе.

Регулятор тяги для котлов

Не так давно интенсивность горения дровяных отопителей регулировалась исключительно вручную, путем открывания или закрывания дверцы зольника, откуда происходит подача воздуха в топку за счет естественной тяги дымохода.

Сейчас этим занимается специальное устройство — регулятор тяги для твердотопливных котлов. Хозяину дома только и остается, что выставить желаемую температуру теплоносителя. Вопрос в том, насколько хорошо справляется данный элемент со своими функциями и нужен ли он вообще.

Главную роль в устройстве регулятора играет термостатический элемент, помещенный внутрь цилиндрического корпуса и связанный механически с рычагом и цепочкой, прикрепленной к дверце зольника.

Элемент представляет собой герметичную колбу, наполненную термочувствительной жидкостью, значительно расширяющейся при нагревании. Он находится в том конце корпуса, который вкручивается внутрь водяной рубашки котла и непосредственно контактирует с теплоносителем.

Конструкция изделия от разных производителей может отличаться.

Типовой механический регулятор тяги состоит из следующих элементов:

• Погружная гильза;
• Термостатическая капсула;
• Шток;
• Исполнительный механизм;
• Рычаг;
• Пружина;
• Настроечная рукоятка;
• Цепь.

Функционирует устройство следующим образом:

• жидкость в термостатическом элементе нагревается, контактируя с нагревающимся теплоносителем;
• благодаря расширению рабочей среды в термостатическом элементе, исполнительный механизм перемещает рычаг;
• при перемещении рычага ослабляется цепочка и заслонка начинает закрывать отверстие;
• за счет уменьшения потока воздуха в топку, интенсивность горения топлива снижается;
• теплоноситель остывает и вместе с этим сжимается рабочая среда в термостатическом элементе;
• рычаг перемещается вверх, приоткрывая заслонку;
• регулировка выполняется циклически до полного прогорания топлива, при остывании теплоносителя рычаг поднимает заслонку в верхнее положение.

На торце устройства расположена рукоятка настройки. Она ограничивает ход рычага, определяя крайнее положение воздушной заслонки. Это дает возможность задать определенную температуру теплоносителя, которая будет поддерживаться в автоматическом режиме.

К сожалению, не все котлы пригодны для установки подобного устройства. Потому, прежде чем купить регулятор тяги твердотопливного котла,следует убедиться в том, что Ваш котел пригоден для подобного вида работ и имеет специализированное отверстие для прибора.

Основными плюсами регулятора тяги являются:

• Простота установки;
• Отсутствие необходимости электрического снабжения;
• Простота эксплуатации;
• Регулятор тяги твердотопливного котла, цена которого очень важна, относительно дешев. Это является видимым преимуществом, потому, очень часто выносится как достоинство, благодаря удачному соотношению цены и качества.

Установить регулятор тяги очень просто, для этого просто необходимо следовать небольшой инструкции:

• Необходимо хорошо прогреть котел вручную;
• Вторым шагом будет установка температуры на приборе в 65 градусов по Цельсию;
• Далее стоит измерить температуру жидкости в системе, и когда она достигнет установленной, то есть 65%, прикрепить регулятор, оставив заслонку приоткрытой, с зазором в пару миллиметров.

Следуя этой простой инструкции, можно без труда установить регулятор тяги для твердотопливных котлов, регулируя показатели системы сразу после крепления.

№6. «Куппер Практик 8» от

Бюджетный твердотопливный котел мощностью 8 кВт. Рассчитан на установку в домах площадью до 80 м².

Изготовлен из стали толщиной 3 мм, комплектуется чугунной колосниковой решеткой. Верхняя крышка кожух-конвектора теплоизолирована базальтовым картоном, боковые стенки перфорированные для дополнительного отопления помещения-котельной. Чугунная заслонка-отбойник предотвращает случайное просыпание угля, горящего шлака. Интенсивность горения поддерживается заслонкой с винтом.

«Куппер Практик 8» — автономная энергонезависимая модель, которую легко перевести на автоматическое управление, установив регулятор горения с присоединительной резьбой G3/4’’ (не идет в комплекте).

Твердотопливный котел «Теплодар Куппер Практик 8» одноконтурный

Плюсы

1. Надежный котел по доступной цене.
2. Компактный, не занимает много места.
3. Весит всего 64 кг.
4. Топка расположена под наклоном для равномерного распределения и прогорания топлива.
5. Для эффективного теплосъема в конструкции предусмотрен водонаполненный пламяотбойник.
6. Поворотный шибер d115 в комплекте.
7. Можно выбрать более мощный котел аналогичной конструкции из линейки «Куппер Практик» мощностью 14 или 20 кВт.
8. Гарантийный срок 3 года.
9. Аксессуары для прочистки котла и термометр в комплекте.

Минусы

1. Нет варочной поверхности.
2. Предустановленый блок из трех ТЭНов общей мощностью 6 кВт только в котлах «Куппер Практик 14 и 20».
3. Запрещается использовать антифриз в отопительной системе.
4. Требовательность к качеству топлива.
5. Требуется монтаж предохранительного клапана (0,25 МПа) на стояк замкнутой системы отопления.
6. Запрещено на продолжительный период оставлять котельное оборудование без теплоносителя.

Технические параметры

Вес, кг	ШхВхГ, мм	Ø дымохода, мм	Патрубок подключения контура отопления
64	420 x 565 x 595	150	1 ½″

Характеристики

Тепловая мощность, кВт	Т теплоносителя maх, °C	Давление воды в контуре, бар	КПД,%
8	50 — 95	1-2	70

Расход топлива

Древесина (дрова), кг/час	Уголь, кг/час	Max длина полена, см
1,5	5	40

Особенности использования самодельных котлов в контуре

Грамотно реализованная система отопления с твердотопливным котлом даст собственнику недвижимости ряд преимуществ. Главной особенностью системы является ее автономность. Классический твердотопливный котел может использовать в качестве топлива уголь, брикеты, гранулы, опилки прессованные для отопления и пр. Отходы деревообрабатывающей промышленности, гранулы для отопления и уголь – это широко распространенные по всей территории страны энергоресурсы, поэтому у жителей различных регионов никогда не будет проблем с поставками топлива. Кроме того, котлы не зависят от наличия других ресурсов, таких как газ и электричество.

Существует и ряд других преимуществ, свидетельствующих в пользу самостоятельного изготовления котла:

• экономичность отопителя;
• долгий срок службы;
• простота изготовления и эксплуатации прибора;
• низкая стоимость изготовления;
• возможность выбора модификаций для лучшей совместимости прибора с контуром;
• индивидуальный подход к решению вопросов отопления в доме;
• доступность расходных материалов и инструментов;
• распространенность топлива.

Владельцам недвижимости, решившим сделать котел самостоятельно, стоит учитывать и некоторые минусы:

1. установка самодельного котла подразумевает и оборудование места для хранения топлива, а это увеличит объем работ и затраты;
2. котел необходимо периодически чистить от копоти и сажи;
3. ручная загрузка топлива;
4. необходимость точного соблюдения правил ТБ для предотвращения аварий.

Как подобрать котел

   Первым вопросом будет то, какой мощности должно быть ваше отопительное оборудование и как ее рассчитать. Принято считать, что 10 м2 помещения потребляют 1 кВт мощности. То, есть умножая количество квадратных метров площади, которую необходимо будет обогреть, на 100 Вт, вы получите необходимую мощность котла. Для уверенности к полученному результату рекомендуется добавить 10%.

   Однако при более дотошном и профессиональном подходе учитывать следует и высоту потолков, и климатические условия региона, и даже степень теплоизоляции стен. В случае необходимости, с этим вам помогут специалисты.

   Следующим основным фактором для вас должен стать комфорт. Как потом можно будет ощутить, он заключается в частоте загрузки топлива в котел. В соответствии с этим условием, нужно будет рассматривать различные варианты, так как цена может очень сильно колебаться.

   В наше время вы сможете приобрести любую разновидность котла длительного горения, обратившись в специализированную компанию. Исходя из своих пожеланий, предпочтений, а также размера бюджета, вы подберете необходимую технику, и специалисты этой компании помогут вам с этим.

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

Минусы:

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

Выбираем тип твердотопливного котла

Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.

Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:

• уголь;
• торфяные брикеты;
• пеллеты;
• дрова;
• опилки и другие горючие отходы производства.

Виды твёрдого топлива для котлов отопления на фото

С целью повышения рентабельности и эффективности системы отопления можно изготовить универсальный агрегат, который сможет работать с различными видами топлива.

Выбор типа и конструктивного исполнения отопительного котла напрямую зависит от того, каким топливом вы собираетесь пользоваться, требуемой производительности системы отопления, а также места, где он будет установлен. Для самостоятельного изготовления подходят следующие модификации твердотопливных отопительных агрегатов:

Оснащаются стальным или чугунным теплообменником, могут использоваться и для отопления, и для целей горячего водоснабжения. КПД таких котлов составляет около 85%.

Пиролизные

Обеспечивают раздельное сгорание топлива и выделяемых при этом летучих газов, благодаря чему существенно повышается эффективность и, следовательно, экономичность отопительной системы.

Пеллетные

Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.

Длительного горения

Способны непрерывно работать на протяжении всего отопительного сезона, требуя загрузки топлива 1 раз в несколько суток, что выгодно отличает их от классических твердотопливных котлов.