Твердотопливные котлы отопления (на твердом топливе)

Отопление дома своими руками

Твердотопливные котлы отопления — генераторы тепловой энергии, которые применяют энергию сгорания твердого топлива: дров, опилок, угля, щепы, брикетов и других видов. В данной статье рассмотрены типы котлов на твердом топливе, их характеристики и установка.

Содержание статьи:

>Виды и особенности;

>Котлы традиционного типа;

>Газогенераторные (пиролизные);

>На пеллетах;

>Дымоход;

>Увеличение КПД и  времени теплоотдачи;

>Установка своими руками;

>Видео по теме.

Виды и особенности твердотопливных котлов

Котлы отопления, применяющие твёрдое топливо имеют такие преимущества: сравнительно невысокая стоимость топлива (особенно по сравнению с электроэнергией и жидким топливом) и автономность – независимость от коммуникационных сетей.

Недостатками твердотопливных котлов можно считать – относительно низкий КПД (70-80%), невозможность длительной автономной работы, необходимость регулярной ручной загрузки топлива и очистки котла от шлака и золы, необходимость наличия дымовой трубы и периодической очистки её от сажи.

Твёрдотопливные котлы по способу получения тепловой энергии из твёрдого топлива бывают:

  • традиционные — в которых при обычном сжигании топлива происходит нагревание теплоносителя через металлические поверхности теплообменников различных форм и конструкций;
  • газогенераторные, с пиролизным сжиганием топлива;
  • на пеллетах — гранулах из отходов древесины.

Кроме этого традиционные твердотопливные генераторы тепла могут быть обычного и длительного горения, отличающиеся, главным образом, интервалами загрузки топлива и объемом топливной камеры.

Котлы на твердом топливе традиционного типа

Твердотопливные котлы данного типа, в которых традиционное твердое топливо (уголь, дрова) сжигаются обычным способом, по материалу их изготовления могут быть стальными и чугунными. Чугунные более долговечны, но более тяжелые и при резком изменении температуры или ударе могут дать трещину. Хотя, многие из них состоят из готовых секций, которые при необходимости можно заменить.

Стальные твердотопливные котлы, особенно тонкостенные, не такие долговечные, быстрее прогорают чем чугунные, но зато легко переносят удары ирезкие изменения температуры, к тому же имеют относительно небольшой вес.

Поддержание температуры у всех конструкциях традиционных чугунных и стальных твердотопливных котлов происходит при помощи датчика, который устанавливается на нем и реагирует на изменение температуры воды в его водяной рубашке. Он, как правило, с помощью стальной цепочки соединен с воздушной заслонкой. Когда температура теплоносителя становится выше заданной, заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется и наоборот.

Твердотопливные котлы традиционного типа по виду сжигаемого топлива можно разделить науниверсальные (всеядные — использующие любое твердое топливо) и чисто дровяные модели.

В универсальных (всеядных) конструкциях твердотопливных котлов отопления в качестве топлива могут применяться как уголь (бурый или каменный), так и дрова, торфяные брикеты, щепа и др. Подобные котлы бывают как стальными, так и чугунными. Теплообменные поверхности и колосниковые решётки данных котлов обычно большей толщины, чтобы они смогли выдерживать более высокую температуру горения угля.

Дровяные, в которых в качестве топлива применяются только дрова и древесные отходы с влажностью до 35% конструктивно от универсальных (всетопливных) отличаются тем, что их камера сгорания дополняется жаростойкими сегментами и шамотными досками, которые предназначены для лучшего сжигания древесины и служат своеобразными катализаторами горения. Теплообменные поверхности и колосники в них, как правило, меньшей толщины, чем у всетопливных.

Кроме того, можно выделить котлы на твердом топливе длительного горения. Они отличаются специальной конструкцией и большим объемом топки, что дает возможность загружать большее количество топлива за один раз и увеличить время его горения. Кроме того, некоторые из них отличаются направлением горения топлива сверху-вниз. При этом воздух к месту горения подается тоже сверху, при помощи телескопической трубы. В других конструкциях (устройства шахтного типа) топливо загружается в одну камеру, горение топлива происходит снизу, а пламя и горячие газы отводятся в другую камеру с теплообменником , где и нагревают теплоноситель.

Газогенераторные или пиролизные

Газогенераторные или, как их еще называют — пиролизные твердотопливные котлы – дровяные тепловые агрегаты отопления с так называемым пиролизным сжиганием древесины. КПД у котлов подобного типа выше, чем у традиционных и может быть до 85 %. Такие конструкции в большей мере применяют энергию сгорания дров и для создания такого же количества тепла требуют в 1,5 — 2 раза меньше топлива, чем обычные дровяные котлы. В них тепловая энергия получается не только от сгорания самих дров, но и древесного газа, выделяющегося из них под действием высокой температуры. В подобном котле древесный газ, возникающий в топке, где горят дрова при ограниченном доступе воздуха, проходит через специальную форсунку и сгорает во второй специальной топке очень чистым пламенем.

Газогенераторные котлы более автономны при эксплуатации, чем традиционные с обычным сжиганием топлива. Встроенная в такие котлы автоматика дает возможность получать тепло из дров более длительный период с постепенным и стабильным его выделением. При этом выделяется минимальное количество золы и практически не образуется сажа.

Но в газогенераторных котлов есть и свои недостатки:

  1. дрова должны быть обязательно полностью сухими, иначе пиролизный процесс не будет происходить;
  2. высокая стоимость (в 1,5 — 2 раза дороже), по сравнению с традиционными.

Подробнее в статье «Особенности и принцип работы пиролизного котла»

На пеллетах

Тепловые агрегаты, работающие на пеллетах являются относительно новой, но довольно перспективной разновидностью твердотопливного отопления.

Пеллеты – это гранулы из древесины, которые производятся из отходов древесины в лесопильном производстве. Данные гранулы сгорают в котле практически полностью, не оставляя золы или оставляя очень небольшое ее количество.

Конструкция котлов на пеллетах такова, что эти гранулы загружаются в специальную ёмкость котла и автоматически подаются в него шнеком. Весь этот процесс полностью автоматизирован, нужно только время от времени пополнять запас пеллет в ёмкости и иногда убирать небольшое количество золы из зольника. Правда, цена такого оборудования также дороже, чем классического. Подробнее, читайте в статье: «Конструктивные особенности и принцип работы пеллетных котлов отопления»

Дымоход

Для хорошей работы твердотопливных котлов и обеспечения в них оптимальных условий сгорания топлива, следует правильно смонтировать их дымоход. При неправильном устройстве дымохода даже самый лучший твердотопливный агрегат будет малоэффективным, если не будет создаваться подходящая тяга для удаления продуктов сгорания. Тяга дымовой трубы, в свою очередь, зависит от её внутреннего сечения, высоты, шероховатости поверхности и разницы температур продуктов сгорания и окружающего воздуха. Ориентировочные размеры дымовых труб даны в таблице ниже.

Ориентировочные параметры дымовых труб
Мощность котла, кВтСечение, ммМинимальная высота, м
16200х2006
Диаметр 2007
150х15010
Диаметр 15012
32200х20010
Диаметр 20012
150х15018
Диаметр 15020
45200х20012
Диаметр 20014

Увеличение КПД и времени теплоотдачи

Для повышения КПД твердотопливных котлов в системах отопления с естественной циркуляцией рекомендуется установить в ней при помощи байпаса циркуляционный насос. Это может увеличить КПД котла на 20-25%.

Для увеличения времени теплоотдачи и сокращения количеств загрузок топлива, вместе с твердотопливным котлом можно устанавливать емкостной тепловой аккумулятор. Такая ёмкость-аккумулятор играет роль большого термоса, для накопления избыточного тепла вырабатываемого котлом во время топки и возвращения его в отопительную систему в нерабочий промежуток, когда котёл не топится.

Кроме того, можно применять энергию дымовых газов, которые выходят из котла в трубу. Если пустить их через щиток с дымовыми каналами (дымооборотами), выложенными как у обычной печи, можно получить дополнительную теплоотдачу. Даже после того, как радиаторы остынут, данный щиток еще долго будет отдавать тепло. Правда, количество и длинна таких каналов не должна быть слишком большими (их общая длина должна быть меньше высоты дымовой трубы от колосниковой решетки до оголовка), чтобы обеспечивать подходящую тягу.

Еще одним способом увеличения КПД может быть устройство водогрейного бака на дымовой трубе. Часто такие водонагреватели производят из старых газовых баллонов.

Чтобы КПД не снижался следует регулярно очищать теплообменные поверхности котла от сажи, потому что она имеет пористую структуру и является хорошим теплоизолятором.

Кроме твердотопливных котлов заводского изготовления для отопления домов используются и конструкции, изготовленные своими собственными руками или народными умельцами. Иногда они ничуть не уступают промышленным образцам классического вида.  Подробнее о твердотопливных котлах своими руками…

Установка

Установку твердотопливного котла выполняют при монтаже отопления дома или при его замене. Если твердотопливный котел устанавливается при устройстве отопления, место для него нужно выбрать таким образом, чтобы топка его была удобной, но при этом он не мешал и не занимал много места и была возможность его подключения к  дымовой трубе. Кроме того, нужно учесть важный момент — уровень входа «обратки» в котел должен быть по возможности ниже, а в идеале — ниже радиаторов отопления (их нижней кромки) с таким расчетом, чтобы соблюдался уклон обратки в сторону котла. Такое положение котла обеспечит хорошую естественную циркуляцию теплоносителя (конечно при соблюдении и других условий монтажа водяного отопления).

Самым оптимальным вариантом была бы установка твердотопливного котла в цокольном этаже или подвале дома в отдельном помещении — котельной. В этом случае и естественная циркуляция будет хорошей и сам процесс топки выносится за пределы жилых помещений.

Даже если система отопления дома снабжена циркуляционным насосом, который обеспечит циркуляцию теплоносителя и без необходимых уклонов, всё же в случае установки твердотопливного котла, нужно её монтировать как комбинированную, способную работать как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. Дело в том, что при внезапном отключении электроэнергии твердотопливный котел не возможно мгновенно остановить (разве что залить водой), как например газовый или электрический, а если вода будет нагреваться, а принудительной циркуляции не будет, то она может закипеть и даже вывести систему из строя. Для этого и предусмотрена комбинированная система, которая может работать при принудительной и естественной циркуляции теплоносителя. Схема обвязки котла зависит от сложности системы, выбранного способа циркуляции и используемого оборудования.

Чтобы устроить комбинированную систему циркуляции достаточно в систему отопления с естественной циркуляцией включить простое устройство «байпас», позволяющее переключать режимы циркуляции. Подробнее о комбинированной циркуляции…

Твердотопливный котел устанавливается на прочный, лучше бетонный фундамент, по уровню, горизонтально или с минимальным подъёмом в сторону выходящей трубы, но не наоборот.

Подсоединение труб к твердотопливному котлу может быть с помощью резьбовых переходников (фитингов) или при помощи сварки. Все зависит от типа и диаметра труб. Обычно подводящая (обратка) и выходящая трубы системы отопления, при естественной циркуляции и применении металлических труб, равны диаметру входящего (нижнего) и выходящего патрубков котла. При этом гидравлическое сопротивление на входе и выходе котла будет минимальным.

Видео по теме

Вы можете просмотреть видеоролик о монтаже одного из видов твердотопливного котла.

Читайте также:

Газовые котлы: виды и особенности

Отопление дома баллонным сжиженным газом

Конвекторные обогреватели: принцип работы и виды

Водяное отопление частного дома своими руками

Двухконтурная система отопления частного дома

Отопительные печи длительного горения с водяным контуром