Как выбрать экономичный твердотопливный котел

Твердото́пливный котёл — отопительное устройство, выполненное из стали или чугуна, которое выделяет тепловую энергию в процессе горения твёрдого топлива. В бытовых моделях подача топлива осуществляется в ручном режиме, в промышленных вариантах осуществляется автоматическая подача топлива и извлечение золы. Используется чаще всего как резервный или в местах, где нет газопровода.

Все твердотопливные котлы классифицируются по следующим основным главным техническим и эксплуатационным критериям:

По виду используемого топлива 

  • Котлы на дровах — основным топливом для данных котлов являются сухие (до 20 % влажности) дрова;
  • Котлы на угле — основным топливом для данных котлов является ископаемый уголь;
  • Котлы на пеллетах — для данных котлов в качестве топлива используются топливные гранулы (пеллеты);
  • Универсальные котлы на смешанном топливе — в данных котлах допускается сжигание нескольких видов топлива (дрова, бурый или каменный уголь, кокс, прессованные брикеты.

По способу сгорания топлива

Вывод:

В настоящее время производители предлагают огромное количество различных типов и марок отопительных агрегатов, работающих на твердом топливе. При выборе в первую очередь нужно отталкиваться от величины помещения.

А также, нужно учитывать наличие и стоимость топлива. Монтаж самого устройства следует доверять только специалистам, имеющим лицензию на данный вид работ.

К выбору котла нужно подходить серьезно и учитывать множество факторов. Прежде всего, это доступность горючего, подключения к электросети, площадь дома и степень его утепления.

Имеется множество вариаций, отличающихся техническими характеристиками, габаритами, требованиями к качеству питания и цене. Твердотопливные котлы могут работать автономно или иметь электрооборудование.

Что такое твердотопливные котлы, и каковы принципы их работы

Казалось бы, что отопление дома твердым топливом (дрова, уголь, торф) в 21 веке исчезнет из употребления. Но это утверждение оказалось преждевременным: сегодня еще многие современные дома топятся этими энергоносителями. Конечно, для обогрева помещения используется не старая каменная печь, а современные отопительные котлы на твердом топливе.

Котлы длительного горения на твердом топливе

Эти теплогенераторы могут работать на разном типе энергоносителя:

  • угольные пеллеты;
  • дрова;
  • обычный каменный уголь;
  • торфяные пеллеты.

Принцип действия твердотопливного котла довольно прост: какой-либо из вышеприведенных энергоносителей загружается в топочный отсек котла и поджигается. Тепло от горения нагревает воду, которая, циркулируя по трубам, обогревает дом. Такие котлы отопления на дровах длительного горения отличаются рядом негативных особенностей:

  • коротким периодом горения (2-8 часов);
  • необходимостью убирать золу;
  • необходимостью регулярно подкидывать в топку новые порции энергоносителя.
  • невысоким КПД.

Схематическая зарисовка — принцип работы твердотопливного котла отопления

Избавиться от этих недостатков удалось с разработкой принципиально новых твердотопливных теплогенераторов, которыми являются котлы длительного горения на твердом топливе. Разделяют их на два типа:

  • пиролизные;
  • котлы верхнего горения.

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

Чугунные котлы

Твердотопливный котел ассоцииируется с чем-то громоздким и тяжелым, поскольку его теплообменник зачастую выполняется из чугуна. Производители котлов применяют этот материал за его долговечность, высокую коррозионостойкость (износ чугунного теплообменника при обычном режиме составляет 0,1-0,2 мм в год, так что при толщине стенки в 5 мм его хватит лет на двадцать), устойчивость к высоким температурам (при топке углем только чугунный теплообменник может выдержать температуру горения в 900 град С), для него нехарактерны температурные деформации.

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

К недостаткам котлов с чугунными теплообменниками относят их большой вес, что затрудняет транспортировку, во время которой оборудование к тому же нельзя ронять, ударять — чугун хрупок и дает трещину при резком ударе. Трещины появятся и если на горячий теплообменник пролилась холодная вода или если котел подпитывается слишком холодной водой. Разница между температурой подачи и обратки в более 50 град С может быть губительна для чугунного теплообменника, даже если микротрещины сначала визуально не видны. С низкой температурой на входе котла успешно работают некоторые современные изделия из эвтектического(упругого) чугуна, он превосходит по упругости обычный серый чугун в среднем на 30% и это делает возможным функционирование котла в низкотемпературном режиме.

Еще одним решением для низкотемпературного режима работы котлов на твердом топливе может стать применение в схеме котельной буферной емкости.

Читайте также:  Как самостоятельно сделать печку на отработанном масле?

В то же время чугунные теплообменники состоят из секций и поэтому подлежат ремонту — секции заменяются, скрепляются винтами с термостойкой прокладкой и герметиком. Благодаря секционности, чугунный котел может «расти» вместе с домом. Например, пристроив к дому большую мастерскую, или оранжерею, можно не покупать дополнительный котел, а лишь добавить внутренние секции, увеличив тем самым мощность котла до необходимой.

Расчет мощности бытового котла ведется по формуле «1 кВт на 10 м² отапливаемой площади», то есть для дома 200м² потребуется котел мощностью 20 кВт.

Стальные котлы

Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь

Котлы со стальными теплообменниками подбираются по мощности аналогично, однако их конструкции разнообразнее и они обычно дешевле, что делает их частыми источниками тепла в котельных на твердом топливе.

Легкость стального теплообменника и его сварная конструкция являются и достоинствами, и недостатками в твердотопливном котле. Транспортировать, выгружать — проще, однако и температурные экстремальные воздействия такой котел переносит хуже, при перегреве теплообменник может деформироваться, сварные швы — дать течь, а иногда может прогореть и стенка теплообменника.

Чаще всего такие ситуации возникают при аварийном отключении электроэнергии и в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае котел продолжает топиться, а циркуляционный насос не вращается, не снимает тепло с котла и происходит перегрев. Источники бесперебойного питания помогают, но в 50% случаев не срабатывают, лучше всего, если есть автоматическое переключение на дизельную электростанцию. Самым же эффективным способом защиты твердотопливного котла от перегрева в случае аварии на электросетях считается предусмотренный при строительстве короткий контур с гравитационной циркуляцией, то есть участок из труб большого диаметра, где и будет находиться нагретый котлом теплоноситель в период аварии.

Принцип работы и особенности твердотопливного котла

Прежде чем приступить к сравнению производителей и моделей таких агрегатов, разберемся – а что это за установка? Это специальное устройство, которое предназначено для сжигания определенного вида твердого горючего с целью нагрева теплоносителя (например, воды), который, циркулируя по трубам внутри дома, будет обогревать его, отдавая накопленное тепло. По идее котёл, работающий на твердом топливе – это обычная печь, имеющая специальную емкость с водой. К этому накопительному баку подключен контур из труб, по которому нагретая жидкость и отправляется в путешествие по дому.

Твердотопливный котел в доме

Принцип работы и особенности твердотопливного котла

Подача топлива в такой агрегат производится вручную, хотя в промышленных установках этот процесс автоматизирован. В качестве горючего для котла используются различные твердые (чаще всего природные) материалы – обычно это уголь, торф, дерево, пеллеты топливные, кокс, щепа и прочее.

Как выбрать твердотопливный котел для частного дома

На заметку! Благодаря твердотопливным котлам, можно наладить процесс утилизации отходов деревообработки – щепы и опилок. Таким образом, агрегаты выполняют не только обогревательную функцию. Их применение оправдано в тех районах, где широко развита деревообрабатывающая отрасль.

Принцип работы и особенности твердотопливного котла

Стальной твердотопливный котел

Обычно твердотопливные котлы применяются в коттеджах, а также для обогрева небольших цеховых помещений. Некоторые владельцы частных домов и вовсе не утруждают себя покупкой установки в магазине, так как это устройство вполне можно сделать своими руками, ведь конструкция его предельно проста.

  1. Топливо через топочную дверцу закладывается в камеру сгорания вручную и поджигается.
  2. Нагрев воды происходит в нижней части отопительного контура – так называемом теплообменнике, сделанном из металла.
  3. Посредством специального насоса либо в процессе естественной циркуляции нагретая вода поступает в систему труб и течет по ним.
  4. В процессе циркуляции вода отдает накопленное в теплообменнике тепло.
  5. Возвращается жидкость к котлу уже остывшей, где вновь происходит ее нагревание, и процесс повторяется снова.
  6. Выбросы (дым), получившиеся в результате сгорания топлива, выходят наружу через дымоход.
Принцип работы и особенности твердотопливного котла

Устройство твердотопливного котла

Сейчас твердотопливные котлы продаются во многих строительных магазинах, эти приборы надежны, неприхотливы, просты в обслуживании, а потому пользуются спросом. Установки бывают различных размеров и форм – квадратные, прямоугольные, круглые. Также они могут отличаться друг от друга мощностью и другими параметрами.

Возможно, Вас заинтересует информация-жидкотопливный котел

Принцип работы и особенности твердотопливного котла

Чтобы избежать перегрева (а такое явление имеет место быть), котел может быть оборудован системой защиты от превышения допустимых температур. Например, в теплообменник может добавляться холодная вода по сигналу специального термодатчика. Также на выходе из установки может быть установлена буферная емкость, где жидкость чрезмерно высоких температур будет смешиваться с холодной – таким образом происходит охлаждение системы в этом случае.

Твердотопливный котел

Принцип работы и особенности твердотопливного котла

Устройство и принцип работы

В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.

Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.

Энергозависимые установки длительного горения

Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 0С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.

Читайте также:  Как сделать обогреватель своими руками: 4 лучшие идеи

Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.

Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.

Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.

Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения

Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.

У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.

Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.

Отопительные котлы на дровах обратного горения

Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.

Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.

Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.

Как выбрать и на что обратить внимание

Критериями выбора для котлов длительного горения, работающих на твёрдом топливе, являются следующие показатели:

Как выбрать и на что обратить внимание
  1. Вид топлива, на который рассчитан котёл, должен быть доступным для использования.
  2. Мощность – от неё зависит площадь отапливаемых помещений и температурный режим теплоносителя.

    Котёл длительного горения − модель «BUDERUS LOGANO G221-25»

  3. Тип тяги, создаваемой в топке котла, (естественная или принудительная) − определяет возможность использования в том или ином месте размещения и оказывает влияние на производительность котла.
  4. КПД – зависит от вида топлива, конструктивных особенностей и наличия дополнительного оборудования (вытяжка, подача топлива и т.д.).
  5. Тип теплообменника (стальной или чугунный) – оказывает влияние на надёжность устройства и его теплотехнические характеристики.
  6. Размер камеры сгорания и способ загрузки топлива – определяют цикличность режима использования и возможность выполнения обслуживания в автоматическом режиме.
  7. Стоимость – зависит от всех выше перечисленных критериев, а также бренда предприятия-производителя, его известности и надёжности.

Котлы твердотопливные длительного горения используются для отопления в разных регионах нашей страны. От того, на какой территории используется котёл, зависит выбор необходимого отопительного оборудования и топлива к нему. Так, на Севере и в Сибири наиболее широко используются дрова, на Кузбассе – уголь, а в южных регионах − саман и торф. В последние годы в России появилось большое количество предприятий, производящих пеллеты, являющиеся отходами деревообрабатывающих производств, в связи с чем, пеллетные котлы стали также востребованы на отечественном рынке.

Как выбрать и на что обратить внимание

Работа пеллетного котла, оснащённого системой автоматической подачи топлива

При выборе твердотопливного котла необходимо обратить внимание на следующие моменты:

Как выбрать и на что обратить внимание
  • Мощность агрегата должна соответствовать размерам отапливаемого помещения.
  • Масса – определяет вид основания, на котором располагается котёл. Оно должно быть прочным и не деформироваться под воздействием наружного воздуха (промерзание грунта, пучинистость, грунтовые воды).
  • Расположение водяной рубашки – определяет месторасположение котла. Если материал стен помещения, где будет монтироваться котёл, выполнен из горючих материалов, то необходимо их обработать противопожарными составами и обшить специальными материалам (асбест + металлический лист или аналогичными).
  • Конструкция и доступность зольника – определяют удобство обслуживания котла и выполнение профилактических работ.

Конструкция котла с подачей «сверху вниз»

Особенности выбора дровяного котла

При подборе оборудования внимания заслуживают нюансы:

  1. Мощность. Для прогрева 10 м2 площади нужно 1 кВт энергии. Если в регионе морозы опускаются от -25 С, дом плохо утеплен или есть окна в пол, итоговый показатель умножить на треть. Мощность рассматривать минимальную и максимальную. Первая – работа оборудования в межсезонье, вторая – в период пиковых холодов. Если загрузить устройство не в полную силу или заставить работать на пределе, оно быстро придет в негодность.
  2. Материал изготовления теплообменника. Чугунные агрегаты пригодны для дров, угля, служат намного дольше. Покупка обойдется дороже, но это выгоднее, чем стальной теплообменник.

Важно! Котлы из чугуна оснащены укороченным дымовым каналом, ребристая поверхность увеличивает площадь теплообмена. В стальных агрегатах дымовой канал длинный, а это повышает эффективность нагрева.

Особенности выбора дровяного котла
  1. Количество контуров. Двухконтурный котел на твердом топливе уместен в домах без подключения к центральным коммуникациям. В этом случае пользователь получает прогрев дома и горячую воду для бытовых нужд.
  2. Система контроля и охлаждения. Нужна для устранения опасности перегрева котла.

На заметку! Стальную камеру сгорания быстро и просто очищать. Чугунный отек надо отскребать кочергой или скребком.

Как правильно топить дровяной котел?

Чтобы добиться достаточно долгого горения, необходимо тщательно соблюдать все рекомендации производителя, и тщательно изучить руководство по применению устройства:

  1. Розжиг дров должен производиться при полностью открытой заслонке.
  2. Котел должен переводится в режим длительного горения только после того как температура достигнет отметки в 600 °C.
  3. Влажность дров должна быть не более 20%. Не рекомендуется использовать в качестве топлива хвойные породы дерева.

Существует также пошаговая инструкция от «Сантехник Портал», как правильно топить древесиной. Укладка дров должна осуществляться согласно следующим требованиям:

  1. Поленья должны быть наколоты крупными кусками.
  2. В топке дрова должны быть уложены максимально плотно. Очень важно чтобы между дровами было как можно меньше пустот.
  3. Поленья должны быть меньшей длины как минимум на 5 см, нежели длина загрузочной камеры.
  4. Розжиг должен быть осуществлен исключительно при помощи сухих лучин. Использование керосина или бензина при розжиге дров категорически воспрещается. Периодически рекомендуется использовать специальные химические брикеты, предназначенные для удаления смолянистых отложений на стенках.

Котел длительного прогорания устроен таким образом, что позволяет сэкономить топливо примерно на 15-30%, в зависимости от модели. Расход дров можно рассчитать следующим образом:

  1. Обычно, считается, что для обогрева каждых 100 м2 необходимо 3 Гкал/месс.
  2. Во время сгорания 1 кг дров, выделяется 3200 ккал.
  3. Для того чтобы получить 1 Гкал, котлу длительного сгорания необходимо сжечь 321 кг дров.
  4. Для получения 3 Гкал, необходимо около тонны древесины.
  5. В течение отопительного сезона, для обогрева дома на 100 м², нужно 7-8 тонн дров.

Совет! Для того чтобы увеличить КПД, необходимо увеличить топочную камеру, но из-за этого габариты самой конструкции также увеличатся.

Критерии выбора по типу

Отопительные приборы могут работать на угле, пеллетах, щепе, дровах, торфе.

Самодельные котлы работают на любом топливе, что упрощает владельцам их эксплуатацию.

Основные критерии выбора:

Критерии выбора по типу
  • мощность;
  • объем топочного отсека;
  • длительность работы на одной загрузке;
  • особенности установки и подсоединения к системе;
  • управление;
  • правила эксплуатации и обслуживания.

Можно самому изготовить классический, пиролизный котел, с верхним или нижним горением (шахтный). Для монтажа узлов, обеспечивающих автономность, нужно обладать навыками и опытом.

Проще собрать прибор типа Булерьян, в котором не используют блок управления, автоматику.

Использование котла

Для твердотопливных котлов могут использоваться разные виды топлива:

  • каменный и бурый уголь;
  • антрацит;
  • древесинные брикеты с дровами;
  • горючие сланцы с торфом.

Для древесины характерен высокий выход летучих веществ при сгорании. Каменный уголь представляет собой наиболее популярное топливо. Горючие сланцы применяются для твердотопливного отопления сравнительно редко, что объясняется их высокой зольностью.

Сначала в топку необходимо загрузить выбранный вид топлива. Если для растопки используется каменный уголь, то пополнять его во время горения запрещается. Однако в случае использования древесины, в топку нужно добавлять дрова. Нельзя при этом широко открывать дверцы, чтобы не обжечься.

Использование котла

Лучше брать абсолютно сухое топливо, потому что влага может ухудшить его качества.

При отоплении торфом и углем следует обязательно применять коллектор подачи воздушного потока.

В аппарат любого вида топливо загружают только через дверь в верхней части оборудования.

Типы отопительных котлов

Виды котлов

Интересующий нас тип котлов производится только в напольном исполнении — уж слишком велика его масса. И если не учитывать уже описанные позиции, то это обычные твердотопливные котлы. Логика подсказывает, что мощность таких моделей зависит от прямого назначения топливного агрегата. Здесь есть устройства с минимальными параметрами — 7 киловатт, а есть и с максимальными — до 95 киловатт. Такие колы в основном используются для отопления небольших домов. Но есть и более мощные установки, к примеру, с 200-киловаттной мощностью. Они применяются для обогрева домов площадью более 2000 квадратных метров.

Типы отопительных котлов

В производстве котлов применяются сталь или чугун, но даже сталь у разных производителей отличается, что будет влиять на стоимость прибора. К примеру, жаростойкий металл в разы дороже, чем низкосортный, а, соответственно, и стоить такой котел будет больше. В некоторых моделях используется шамотный кирпич, которым обкладывают топку. Это увеличивает не только стоимость агрегата, но также его прочность и долговечность. Кстати, подобные модели могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Монтаж

Отопительные котлы монтаж

Типы отопительных котлов

Это не газовое оборудование, поэтому его можно устанавливать своими руками. Правда, есть несколько важных предупреждений от специалистов: