О теплообменнике котла
После того, как был проведен расчет котла отопления на твердом топливе, нужно определиться с типом теплообменника, с его конструкционным материалом и емкостью.
Теплообменник можно выполнить из:
- стали;
- чугуна.
Чугунный теплообменник стоит дешевле, по сравнению со стоимостью стального. Однако чугун имеет большую теплоемкость, что является минусом, так как с ним сложно будет поднять температуру в топке до нужных 500°C (для полного сгорания топлива и газов). Малая теплопроводность чугуна снизит КПД оборудования, потому что теплота от реакции горения будет передаваться теплоносителю не в полном объеме, а будет отходить вместе с продуктами сгорания в трубу.
Специалисты рекомендуют, выполняя котел отопления на твердом топливе своими руками, брать на конструкционный материал теплообменника жаропрочную или жаростойкую сталь. Но для ее обработки нужны производственные условия, а потому чаще всего применяют обычную, конструкционную сталь, с ней легче работать. Только не забывайте, что температура обратного потока, поступающего в нагреватель, не должна опускаться ниже +65°C. В противном случае на стальном теплообменнике выпадает кислотный конденсат из отходящих газов в топке, что приводит к поражению стали ржавчиной.
Для предотвращения образования конденсата на теплообменнике самодельные котлы отопления на твердом топливе должны оснащаться либо перепускным клапаном для подмеса горячей воды из подающей трубы в холодную обратку (вариант подойдет для агрегатов, мощностью до 12 кВт), либо элеваторным узлом (для оборудования высокой производительность, работающего под давлением).
Отопительный котел на твердом топливе своими руками можно оснастить следующими типами теплообменника:
- с вертикальными или горизонтальными регистрами;
с проточным или противоточным движением теплоносителя.
Горизонтальный регистр в исполнении проще, однако, здесь возникает вероятность неправильного (обратного) движения теплоносителя, а потому рекомендуется выполнять теплообменник с вертикальными регистрами.
Регистр с вертикальной циркуляцией теплоносителя.
С точки зрения эффективности выгоднее всего использовать регистр с противоточным движением теплоносителя. Такое отопление частного дома твердотопливным котлом своими руками будет наиболее эффективным. В этом случае горячий газ и теплоноситель движутся по одной оси, но в противоположном друг другу направлении, что обеспечивает хороший теплообмен. Как результат – высокий КПД нагревательного элемента.
Котлы пиролизного и пеллетного типа
- Коэффициент производительность ТТК пиролизного горения является очень высоким. Функционирует он посредством выделения горючего газа, производимого при нагревании при большой температуре. Эти газы поступают в особую часть котла, где и происходит их сгорание. Нельзя не отметить, что такие твердотопливные котлы для отопления дачи и иных жилых помещений работают так, что топливо прогорает практически без остатка, при этом обустраивать сложную систему дымохода не придется, поскольку вывод продуктов горения осуществляется посредством нагнетающего вентилятора. Среди недостатков пиролизного оборудования – большая стоимость, а также необходимость применения исключительно хорошо просушенного топлива. Показатель влажности для древесины в этом случае не должен превышать 20%, иначе производительность котла существенно снизится.
- Наиболее функциональной является система пеллетного котла, где источником тепла являются специальные топливные гранулы (пеллеты). Контролировать работу этого механизма практически нет необходимости, так как подача топлива и розжиг в них являются автоматическими. Периодически требуется лишь добавлять топливный материал. Более того, КПД таких котлов является очень высоким, что объясняется дожиганием газов в системе и использованием дополнительного тепла.
Традиционный тт котел с электрическим нагревательным элементом трубчатого типа
Приведённая выше проблема имеет альтернативное решение, получившее распространение сейчас. Этим решением являются улучшенные тт котлы с работающими от электричества трубчатыми нагревательными элементами. Для того чтобы усвоить как это комбинируется в одном агрегате, нужно вспомнить как устроен традиционный котёл для сжигания разных видов твёрдого топлива: древесины и угля, торфяных углей и деревянных гранул (теплоснабжение на пеллетах). Снизу котла размещается зольник. Над ним высится собственно камера сгорания, а венчает конструкционное нагромождение – бачок теплообменного аппарата. Процесс горения в камере сгорания вызывает нагрев носителя тепла. Расширение нагреваемой жидкости приводит к конвективной циркуляции носителя тепла в отопительном контуре. Для этого подающий отрезок трубы (подача) несёт тепловой носитель к приборам теплоснабжения по нисходящей наклонной, а возвращается жидкость в котёл через обратный провод труб (обратку) с той же характеристикой уклона.
Беспрестанная продуктивная циркуляция обеспечивается отсутствием воздушных пробок в контуре отопления и непрерывностью процесса горения. После затухания котла гравитационный круговорот носителя тепла поэтапно замедляется.
Критическое значение температуры жидкости (ставится заблаговременно) задействует в работу термостат. Он даёт команду на включение термоэлектрических ТЕНОВ, встроенных в бачок с тепловым носителем, и циркуляция в системе возобновляется только в замедленном режиме. Такая принципиальная рабочая схема, на которую обречён котел
электрический итвердотопливный , сделанный в едином корпусе.
Немного о конструктивных особенностях
В сущности, газовые котлы большой мощности, предназначенные для нагрева воды, конструктивно мало чем отличаются от своих меньших «собратьев». Камера сгорания, в которую помещена факельная горелка, не особо велика, большие габариты корпуса обусловлены размерами жаротрубного теплообменника с тремя ходами дымовых газов. Как правило, корпус такого агрегата имеет горизонтальную ориентацию с выходом дымохода из тыльной части.
Для справки. Водогрейный теплогенератор не подогревает непосредственно воду, идущую на нужды ГВС. Это делает промежуточный теплообменник, что производит наибольшее количество горячей воды в моменты повышенного водоразбора.
Другое дело – газовые парогенераторы, они могут иметь как горизонтальную, так и вертикальную ориентацию. К тому же пар в них производится двумя способами: с помощью водотрубного или жаротрубного теплообменника. Промышленные газовые котлы с водотрубным теплообменником производят пар быстрее, но больше подвержены авариям из-за прогорания змеевика с водой, нагреваемого горелкой напрямую. Парогенераторы с водяной рубашкой и дымогарными трубами более надежны, но и цена их выше.
В свою очередь, промышленные твердотопливные котлы большой мощности на дровах отличаются значительными размерами топки, а теплообменники в них – жаротрубные плюс водяная рубашка, как и в бытовых котлах. Пеллетные же агрегаты конструктивно больше похожи на газовые, поскольку в них тоже имеется горелка факельного типа. Вы спросите: а чем же тогда отличаются промышленные установки от бытовых, кроме размеров и «прожорливости»? Отличий несколько:
- на дымоходном патрубке в промышленных твердотопливных котлах обычно устанавливается дополнительный съемник тепла – водяной экономайзер. Он повышает КПД газовых агрегатов до 98%, а твердотопливных – до 83%;
- вода для котлового контура обязательно подготавливается, проходя процесс обессоливания и деаэрации (удаления кислорода);
- в воздушно-дымовом тракте стоит 2 вентилятора: нагнетатель на входе и дымосос на выходе;
- большие теплогенераторы имеют несколько степеней защиты;
- любой дровяной или угольный котел большой мощности должен иметь систему очистки дымовых газов.
Лучшие пиролизные котлы
ТРАЯН Т15 15 кВт
Модель пиролизного котла от российского производителя на твердотопливном виде питания. Изготовлен из высококачественной стали, материал не нагревается, очищается легче, чем модели из чугуна.
После продолжительного использования краска может облупиться.
Параметры:
- тип котла — твердотопливный;
- вид — пиролизный;
- тепловая мощность — 15 кВт;
- отапливаемая площадь — 160 м2;
- установка — напольная;
- энергонезависимость — да;
- управление — механическое;
- КПД — 85%;
- топливо — дрова, уголь;
- вес котла — 230 кг;
- давление — 95%;
- цена — 44370 рублей.
Достоинства:
- низкий уровень шума;
- равномерный прогрев помещения;
- быстро нагревается;
- надежная сборка;
- качественные материал;
- хорошая покраска.
Недостатки:
- высокая стоимость;
- тяжелый вес.
Буржуй-К МОДЕРН-12 12 кВт
Твердотопливный котел насыщенного яркого цвет, изготовлен из качественной стали. Мощности в 12 кВт хватает для обогрева помещения 120 м2.
Работает на дровах, угле, торфяных брикетах.
Подходит для дачного дома или мастерской.
Параметры:
- тип — котел;
- топливо — дрова, уголь, древесные брикеты, торф;
- количество контуров — одноконтурный;
- мощность — 12 кВт;
- отапливаемая площадь — 120 м2;
- камера сгорания — открытая;
- КПД — 92 %;
- управление — механическое;
- установка — напольная;
- термометр, манометр — да;
- вес котла — 220 кг;
- габариты — 400*1070*780 мм;
- стоимость — 59900 рублей.
Достоинства:
- возможность использовать разнообразное топливо;
- высокий КПД;
- наличие термометра;
- стильный дизайн;
- достойно прогревает помещение;
Недостатки:
- завышенная цена;
- тяжелый вес;
- неудобный зольник.
Буржуй-К МОДЕРН-24 24 кВт
Котел от российских производителей на твердом топливе и мощностью 24 кВт, которой достаточно для отопления частного загородного дома площадью в 250 м2.
Устройство устанавливается напольно, работает на твердом топливе.
Характеристики:
- тип — твердотопливный котел;
- количество контуров — одноконтурный;
- тепловая мощность — 24 кВт№
- обогрев площади — 250 м2;
- установка — напольная;
- энергонезависимый — да;
- управление — механика;
- топливо — уголь, дрова, пеллеты, древесные брикеты, торф;
- максимальное давление — 4.5 бар;
- термометр — есть;
- манометр — есть;
- габариты — 500*1180*800 мм;
- вес котла — 310 кг;
- стоимость — 76050 рублей.
Достоинства:
- высокая мощность;
- удобное управление;
- зольник легко очищается;
- качественные материалы;
- надежная сборка.
Недостатки:
- высокая цена;
- тяжелый вес;
- громоздкий.
ТРАЯН Т20 20 кВт
Твердотопливный котел мощностью в 20 кВт для отапливания частных домов, мастерских и других помещений. Топится при помощи угля и дрова.
Установка производится напольно, на специальные ножки.
Толстая сталь обеспечивает долговечность устройства.
Характеристики:
- тип устройства — твердотопливный котел;
- контуры — один;
- максимальная мощность — 20 кВт;
- площадь — 220 кв.м.;
- установка — напольная;
- энергонезависимость — да;
- управление — механика;
- камера сгорания — открытая;
- топливо — дрова, уголь;
- функции — термометр, манометр;
- габариты — 460*980*760 мм;
- вес котла — 260 кг;
- цена — 51990 рублей.
Достоинства:
- быстрый нагрев;
- длительное горение топлива;
- производитель оперативно отвечает на вопрос клиентов;
- простота использования;
- долговечные материалы.
Недостатки:
- высокая цена;
- тяжелый вес;
- громоздкий;
- маленькая топка.
ТРАЯН Т10 10 кВт
Устройство на твердом топливе с мощностью 10 кВт для отопления помещения на 90 м2. Подходит для прогрева небольшой студии, дачного дома или мастерской.
Характеристики:
- тип устройства — твердотопливный, пиролизный котел;
- мощность — 10 кВт;
- количество контуров — одноконтурный;
- площадь — 90 м2;
- установка — напольная;
- термометр — есть;
- энергонезависимый — да;
- управление — механика;
- камера сгорания — открытая;
- давление воды — 4,5 бар;
- размеры — 380*860*670 мм;
- вес котла — 180 кг;
- стоимость — 38990 рублей.
Достоинства:
- качественная сборка;
- удобное использование;
- легко чистить зольник;
- надежные материалы;
- быстрый нагрев.
Недостатки:
- тяжелый вес;
- высокая цена;
- малая мощность.
Как повысить эффективность системы – аккумулятор или байпас?
Для повышения эффективности систем отопления в быту используют либо тепловые аккумуляторы, либо байпасы. Первые монтируют в котельных большой площади, вторые – в небольших помещениях, где, кроме котла, стоит и другое оборудование. Тепловой аккумулятор представляет собой заполненную водой емкость, внутри которой проложены напорная и обратная линия системы отопления. Как правило, такая емкость ставится сразу за котлом. В расположенный между нагревателем и аккумулятором участок напорного и обратного трубопровода можно врезать предохранительные клапаны, расширительные бачки и циркуляционные насосы.
При этом напорная линия разогревает воду в баке, а обратная – греется от залитой в аккумулятор жидкости. Поэтому при отключенной горелке котла система может работать некоторое время только от теплового аккумулятора, что очень выгодно в случае использования в контуре твердотопливных котлов, генерирующих избыточную энергию на старте горения заложенной с топку порции дров или угля. Вместимость теплового аккумулятор определяют по пропорции 1 кВт мощности котла = 50 литрам объема бака. То есть для нагревателя мощностью 10 кВт нужен аккумулятор объемом 500 литров (0,5 м3).
При открытом вентиле часть горячего потока уходит не в напорный контур, а сразу в обратку. Благодаря этому можно снизить температуру нагрева батареи на 10 процентов, сократив объемы прокачиваемого сквозь радиатор теплоносителя на 30 %. В итоге с помощью байпаса можно отрегулировать работу радиатора и в двухконтурной, и в одноконтурной разводке. В последнем случае это особенно актуально, поскольку врезанный в первые две батареи байпас обеспечивает более сильный прогрев последнего радиатора в линии и дает возможность контролировать температуру в комнатах, хотя и не с такой эффективностью, как в случае с двухтрубной разводкой.
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.
Принцип действия
Основные этапы
1. Котёл начинает работать с момента розжига, когда температура за пять – десять минут резко повышается до 600°. Одновременно, согласно настройкам, нагревается теплообменник до 40°-70°.
2. По мере сгорания температура в топке увеличивается до 1000°-1300°, а нагрев теплоносителя – воды, достигает рабочего значения не больше 95°, которое поддерживается за счёт регулирования задвижкой подачи воздуха в топочную камеру.
3. После полного выгорания с образованием тлеющих углей температура медленно снижается.
Преимущества
- Длительная автономность с возможностью применения в качестве резервного теплового источника при отключении электроэнергии или газоснабжения.
- Высокое значение коэффициента полезного действия (КПД), достигающего 85%.
- Режим длительного горения при использовании образовавшегося топочного газа, поддерживающего процесс.
- Дешёвое топливо, но с расходами на транспортировку, погрузку-выгрузку, хранение.
- Надёжность и долгий срок службы.
- Универсальность.
- Простота конструкции.
- Более низкая цена в сравнении с другими типами котлов (электрическими или газовыми) при одинаковых показателях мощности.
Недостатки
- Необходимость выделенного помещения для агрегата, а также хранения запасов.
- Обязательная установка дымовой трубы.
- Трудоёмкость эксплуатации для загрузки и очистки от золы и сажи.
Котлы на твердом топливе
Одной из популярных разновидностей этого оборудования выступают твердотопливные котлы для дачи, работа которых основывается на использовании энергии, получаемой в процессе сгорания дров.
Достоинства, которыми обладают такие отопительные котлы для дачного дома, являются следующими:
- несмотря на необходимость регулярно приобретать дрова, такое топливо обойдется не намного дороже, если сравнивать его с такой конструкцией, как, например, газовый котел на дачу;
- для того чтобы максимально сэкономить расходы на отопление с помощью дров, осенью в ближайшем лесу можно собрать приличное количество валежника, также способного выполнить функцию топлива;
- древесина, как известно – экологически чистый материал, способный к тому же обеспечить неповторимый аромат при сгорании, что будет очень кстати в загородном доме.
Однако твердотопливные котлы для отопления дачного дома имеют и некоторые отрицательные стороны, к которым принято относить следующие:
необходимость частого пополнения камеры сгорания топливом. Древесина сгорает быстро, поэтому при одной закладке тепла хвати не более чем на 6 часов. Исключение составляют котлы, функционирующие по принципу пиролизного горения, однако их установка в условиях небольшой дачи будет крайне невыгодной; регулировать температуру в таких конструкциях не представляется возможным. Единственное, чем можно воспользоваться – это заслонкой; большому запасу дров требуется довольно много пространства для правильного хранения
При этом особенно важно оборудовать над топливом навес, чтобы оно не промокло
Чем топить твердотопливный котёл
Ошибка начинающих пользователей — топка сырой древесиной «с топора», свежесрубленной.
Важно! Максимальная теплотворная способность дров достигается либо сушкой в промышленной камере, либо двухлетним вылёживанием в проветриваемых штабелях. Возможно применение картона, бумаги, отходов от дерева
Некоторые топки, прекрасно работают на опилках и мелких древесных остатках, и если такого топлива много — лучше приобрести специальные устройства
Возможно применение картона, бумаги, отходов от дерева. Некоторые топки, прекрасно работают на опилках и мелких древесных остатках, и если такого топлива много — лучше приобрести специальные устройства.
Фото 3. Загрузка дров в котел. Топливо должно быть сухим, заполнять топку отопительного прибора равномерно.
Нельзя сжигать резину, пластик, клеевые древесные плиты — содержащиеся в них сложные вещества загрязняют атмосферу и ведут к излишнему сажеобразованию. Отложения сажи снижают тягу, и при возгорании способны привести к пожару.
Среди современных видов топлива особое место занимают прессованные пеллеты из опилок и растительных отходов, а также топливные брикеты из стружки или торфа. Это высококалорийное горючее, дающее возможность автоматизации загрузки и длительного горения.
ТТ котёл в теплице
Здесь также важно обращать внимание на расстояние от теплогенератора до стен и других конструкций. Минимально допустимая дистанция — 50-60 см, в зависимости от мощности и типа конструкции. Отдельно следует принять меры по обустройству качественной вентиляции, так как теплица особенно нуждается в достаточном объёме свежего воздуха
Если же в помещении находится ещё и котёл, то расход кислорода значительно возрастает
Отдельно следует принять меры по обустройству качественной вентиляции, так как теплица особенно нуждается в достаточном объёме свежего воздуха. Если же в помещении находится ещё и котёл, то расход кислорода значительно возрастает.
При невозможности соблюдения минимальных расстояний от теплогенератора до стен теплицы или других потенциально горючих элементов, котёл следует отгородить специальным защитным экраном. Он изготавливается из негорючих стекломагниевых листов или специального огнестойкого гипсокартона. Также котёл можно обложить кирпичом, чтобы он выполнял роль теплового аккумулятора.
В любом случае следует помнить, что наиболее безопасный способ установки твердотопливного котла — это размещение устройства в отдельностоящей котельной. Тем не менее, с экономической точки зрения, данное решение вряд ли можно назвать оптимальным. В этом случае придётся иметь дело с затратами на возведение котельной вместе с дополнительными расходами, связанными с остыванием теплоносителя по пути от котельной к потребителю.
Чем нужно руководствоваться
На вопрос, как выбрать котел отопления, очень часто отвечают, что основной критерий – это доступность того или иного топлива. В данном контексте выделим несколько видов котлов.
Газовые котлы
Газовые котлы являются самыми распространенными видами отопительного оборудования. Это обусловлено тем, что топливо для таких котлов стоит не очень дорого, оно доступно для широкого круга потребителей. Какие бывают котлы отопления на газу? Они отличаются друг от друга в зависимости от того, какой тип горелки – атмосферная или надувная. В первом случае отработанный газ идет через дымоход, а во втором – все продукты сгорания уходят через специальную трубу при помощи вентилятора. Конечно, второй вариант исполнения будет немного дороже, однако именно он не будет требовать отвода дыма.
Настенный газовый котел
Что касается способа размещения котлов, то выбор котла отопления предполагает наличие напольных и настенных моделей. Какой котел отопления лучше в данном случае – ответа нет. Ведь все будет зависеть от того, какие цели вы преследуете. Если, кроме отопления, вам нужно будет проводить горячую воду, то можно поставить настенные современные котлы отопления. Так вам не нужно будет ставить еще и бойлер для нагрева воды, а это – экономия финансов. Также в случае с настенными моделями можно выводить продукты сгорания прямо на улицу. А небольшие размеры таких приборов позволят идеально вписать их в интерьер.
Недостаток настенных моделей – это их зависимость от электрической энергии.
Электрические котлы
Далее рассмотрим электрические котлы отопления. Если в вашей местности нет газа, проходящего магистралью, электрический котел сможет вас спасти. Такие разновидности котлов отопления – небольшие по размерам, поэтому они могут использоваться в небольших домах, а также в коттеджах от 100 кв.м площадью. Все продукты горения будут безвредными с экологической точки зрения. А монтаж такого котла не потребует специальных умений. Стоит отметить, что электрические котлы не очень распространены. Ведь топливо дорогое, а цены на него растут и растут. Если вы спрашиваете, какие котлы для отопления лучше с точки зрения экономии, то это – не вариант в данном случае. Очень часто электрические котлы служат в качестве запасных приборов для отопления.
Котлы на твердом топливе
Теперь пришло время рассмотреть, какие есть котлы отопления на твердом топливе. Такие котлы считаются наиболее древними, такая система используется для отопления помещений уже давным-давно. И причина этому простая – топливо для таких устройств доступно, в его качестве могут быть дрова, кокс, торф, уголь и т.д. Единственный недостаток – это то, что такие котлы не способны работать в автономном режиме.
Газогенераторный твердотопливный котел
Модификация таких котлов – это газогенераторные приборы. Отличается такой котел тем, что можно управлять процессом горения, а производительность регулируют в пределах 30-100 процентов. Когда вы думаете, как подобрать котел отопления, следует знать, что топливо, которое используют такие котлы, – это дрова, влажность их не должна быть меньше 30%. Газогенераторные котлы зависят от подачи электрической энергии. Но они имеют и преимущества в сравнении с твердотопливными. У них высокий КПД, который в два раза выше твердотопливных приборов. А с точки зрения загрязнения окружающей среды они экологичные, так как продукты горения не попадут в дымоотвод, а будут служить для того чтобы образовывался газ.
Рейтинг котлов отопления показывает, что одноконтурные газогенераторные котлы нельзя применять для подогревания воды. А если рассматривать автоматизацию, то она велика. Часто можно найти программаторы на таких приборах – они регулируют температуру носителя тепла и подают сигналы, если есть аварийная опасность.
Газогенераторные котлы в частном доме – это дорогостоящее удовольствие. Ведь стоимость котла отопления высокая.
Жидкотопливные котлы
Теперь рассмотрим котлы на жидком топливе. В качестве рабочего ресурса такие приборы используют дизельное топливо. Для эксплуатации таких котлов нужны будут дополнительные комплектующие – емкости для топлива и помещение специально для котла. Если вы думаете, какой котел выбрать для отопления, то отметим, что жидкотопливные котлы имеют очень дорогую горелку, которая порой может стоить как газовый котел с атмосферной горелкой. Но такой прибор имеет разные ступени мощности, именно поэтому с экономической точки зрения его использовать выгодно.
Кроме солярки, жидкотопливные котлы могут применять также и газ. Для этого служат сменные горелки или специальные горелки, которые способны работать на двух типах топлива.
Жидкотопливный котел
Твердотопливные котлы длительного и прямого горения
- В механизмах, работающих посредством прямого горения, процесс передачи тепла происходит во время горения расходного материала, что и объясняет необходимость постоянного поддерживания горения. В этих устройствах расход топлива является высоким, при этом коэффициент производительности далек от идеального. Кроме того, эти котлы не автоматизированы.
- Котлы прямого горения передают тепло во время тления топлива, а не прямо от пламени. Благодаря способу верхнего горения это оборудование способно обеспечить помещение постоянным теплом. Способ подачи материала для горения является ручным, а время для разогрева таких приборов является длительным.
