Плюсы и минусы чугунных котлов длительного горения

Жители частного сектора, владельцы загородных домов и коттеджей сегодня проявляют повышенный интерес к отопительным приборам, работающим на твердом топливе. Причины такого внимания к твердотопливным котлам может несколько, начиная с желания добиться независимости от централизованного энергоснабжения и, наоборот, ввиду отсутствия такового. Темпы загородного жилищного строительства сегодня значительно опережают скорость работ по газификации населенных пунктов, поэтому единственным выходом из сложившейся ситуации становятся чугунные котлы отопления на твердом топливе.

Почему чугунные котлы, когда есть широкий выбор моделей стальных твердотопливных котлов? Предлагаем ознакомиться с особенностями конструкции твердотопливных чугунных котлов и соответственно дать ответ на поставленный вопрос.

Особенности современных чугунных котлов на твердом топливе

Для загородного дома твердотопливные котлы отопления, сделанные из чугуна, представляют собой оптимальный вариант нагревательного прибора. Жители частных домов устанавливают аналогичные агрегаты в качестве резервного источника тепла на случай экстремальных обстоятельств. Оба варианта оправданы с точки зрения целесообразности. Газовое отопление, несмотря на его доступность, постоянно дорожает. Нередки случаи падения давления в газовой магистрали. Чугунный котел на угле, дровах или пеллетах выручит в таких ситуациях, обеспечив ваш дом необходимым теплом и горячей водой.

Для жилой постройки, расположенной вдалеке от линий энергоснабжения, твердое топливо становится основным источником обогрева. Особенно это актуально в центральных и северных районах нашей страны, где до сих пор мечтают о центральном газоснабжении, и топить печи и котлы дровами считается обычным занятием. Отопительный котел, изготовленный из чугуна и работающий на твердом топливе, сегодня переживает второе рождение. Став продолжателем традиционной русской печи, твердотопливный котел представляет собой высокотехнологичные устройства.

Основное преимущество, которым обладают современные модели отопительного оборудования из чугуна — это большая мощность агрегатов. Некоторые модели имеют мощность до 2000 кВт. В топку твердотопливного котла идет все, что есть под рукой: дрова, уголь, кокс, торф, продукты деревообработки и отходы. Единственный момент, на который следует обратить внимание, чугунные котлы инертные устройства. Диапазон мощности у таких агрегатов не значителен, зато в рабочем режиме котле может выдавать максимальные показатели.

Благодаря внесению в конструкцию котлов различных инженерно-технических новшеств, производителям удалось повысить КПД агрегатов этого типа до 80%. Больше КПД только у пиролизных котлов, но это отдельная история.

Для справки: современный чугунный котел на твердом топливе — многосекционное устройство. Каждая секция изготовлена из чугуна. По количеству секций можно судить о мощности отопительного прибора.

Все элементы конструкции имеют резьбовое соединение. Швы и сопряжения обрабатываются высокотемпературными герметиками. Изготовление чугунных котлов и сборка оборудования осуществляется на высокотехнологичном производстве. Изготавливаются такие изделия особым металлургическим способом. В процессе литья получается чугунный сплав, в котором процентное содержание углерода составляет 2-4,5%. За счет добавления специальных присадок удалось получить высокопрочный сплав, устойчивый к высоким температурам.

Благодаря своей конструкции и физико-химическим свойствам чугуна, оборудование обладает продолжительными сроками эксплуатации — до 30 лет. Этот факт и подкупает многих потребителей. В сравнении с другими видами и типами твердотопливных нагревательных приборов, чугунный котел обладает большей надежностью и продолжительными сроками эксплуатации.

Длительные сроки эксплуатации объясняются высокой устойчивостью чугуна к коррозии. Чугун может покрываться только сухой ржавчиной снаружи, под воздействием внешних факторов.

Модели котлов на твердом топливе, представленные в продаже, многофункциональны. Чугунный теплообменник обладает высокой теплоотдачей и долго держит необходимую температуру теплоносителя. Инертность чугунных котлов нивелирует этот плюс, затрудняя регулировку температуры нагрева теплоносителя. Несмотря на этот недостаток, котел с чугунным теплообменником может нормально работать при низкотемпературных режимах работы, что делает его удобным для применения в быту.

Для справки: В большинстве случаев такие отопительные агрегаты устанавливаются в открытых отопительных системах, где циркуляция котловой воды осуществляется естественным способом, за счет гравитации. Твердотопливный котел из чугуна можно установить в системах отопления с принудительной циркуляцией, однако, рабочее давление в системе не должно превышать 1,5 Бар.

Какие модели чугунных котлов выпускаются

Чугунные котлы по своим конструкционным особенностям делятся на два общепринятых типа:

Первый вариант представляет собой ограниченный по функциональности вид нагревательного агрегата. Одноконтурные котлы обеспечивают только автономное отопление.

Важно! Горячее водоснабжение в данном случае невозможно. Выходом из подобной ситуации станет подключение к котлу водонагревательной емкости или установка дополнительного теплообменника при большом и постоянном расходе воды. Для нормальной работы установленные элементы ГВС необходимо привязать к автоматике отопительного котла.

Второй вариант является наиболее распространенным. Многих жителей частных домов интересует не только отопление, но и горячая вода для бытовых нужд. Чугунные твердотопливные котлы в этом случае подключаются к дополнительному контуру, через который осуществляется ГВС. Дополнительный контур можно заменить установкой бойлера косвенного нагрева.

На заметку: для бытовых целей подбирается бойлер емкостью в 80-100 л. Ограниченный объем горячей воды и массивность самой конструкции является существенным недостатком такого инженерного решения.

Если у вас расход воды постоянный и в небольших объемах, двухконтурный чугунный твердотопливный котел вполне подойдет.

Конструктивно отопительные котлы из чугуна делятся на агрегаты с естественной тягой и с принудительной вентиляцией. В первом случае воздух, находящийся внутри жилого здания в рабочую зону котла подается естественным образом. Продукты горения, сажа и копоть выходят через дымоход так же естественным образом. Система рассчитана на котлы небольшой мощности и подходит для установки в зданиях небольших размеров.

Принудительная вентиляция представляет собой более совершенную и надежную конструкцию. При помощи вентилятора атмосферный воздух поступает в топку, обеспечивая сгорание загруженного топлива. По такому же принципу работает и вытяжка. Вентилятор создает дополнительно зону низкого давления, за счет чего происходит отсос продуктов горения в дымоход.

Устройство твердотопливного котла в классической комплектации

Котел в классическом исполнении, твердотопливный чугунный представляет собой сложный механизм, в котором каждый элемент имеет свое назначение и выполняет определенные функции. Высокая прочность конструкции, надежность соединений отдельных элементов конструкции, обеспечивают безопасную эксплуатацию агрегата.

Число секций в чугунных котлах на твердом топливе всегда фиксированное. На рисунке схеме показано устройство чугунного котла, расположение основных элементов конструкции. Основными компонентами чугунного котла являются:

• секции;
• патрубок (выходное отверстие дымохода);
• ниппели;
• топочная камера с дверцей;
• зольный лоток;
• вентиляторы.

Практически все детали и узлы конструкции взаимозаменяемы, что делает чугунный котел очень удобным и практичным в обслуживании. Отсутствие сложных конструктивных изделий и приспособлений упрощает эксплуатацию котла в бытовых условиях. Конструкция котла проста и понятна даже не посвященному в котельное оборудование обывателю.

Что касается механизма управления, здесь ситуация неоднозначная. Чугунные котлы на угле или на другом органическом топливе имеют в большинстве случаев механическую систему управления. Главный механизм регулировки — регулятор тяги, на который возлагается задача контроля над снижением или повышением температуры нагрева теплоносителя. Современные устройства, выпускаемые в основном зарубежными компаниями, комплектуются контроллерами и дутьевыми вентиляторами

Для справки: дутьевые вентиляторы устанавливаются на твердотопливных чугунных котлах устранения сопротивления, возникающего в воздуховоде.

Такие приспособления незначительно отражаются на способности котла поддаваться регулировки, однако, за счет дополнительной оснастки растет КПД котла. Топочная камера и чугунные секции не прихотливы к качеству топлива. В отличие от пиролизных котлов, где требуется сухое (максимум 20% влажности) топливо, чугунные котлы длительного горения справляются с любым видом топлива, в любом состоянии.

Преимущества и недостатки

Перед выбором котла для системы автономного котла следует взвесить все «за» и «против». Каждый вид отопительного прибора имеет свои преимущества и недостатки. Твердотопливные котлы, изготовленные из чугуна, так же имеют и свои плюсы, и свои очевидные минусы.

Мы уже говорили, что отопительная техника, подобного рода очень инертна и плохо поддается регулировке. Для остывания котла необходимо продолжительное время. При монтаже устройства в систему отопления необходимо ставить расширительный бак, выступающий в роли регулятора температуры теплоносителя в контуре.

Существенным недостатком, при несоблюдении условий эксплуатации, для данной отопительной техники является хрупкость чугунного теплообменника. Такие агрегаты сильно страдают от механических повреждений, резких перепадов температур и гидроударов.

Важно! При транспортировке нового котла необходимо соблюдать осторожность, избегая ударов и падений.

Избежать повреждений теплообменника можно, если придерживаться правил эксплуатации. Нельзя в топку загружать холодные дрова и заполнять систему устройства холодной водой. Для надежности можно установить смесительные узлы, играющие роль подмеса.

В технологическом плане отопительные приборы с чугунными теплообменниками, значительно уступают газовым агрегатам и другим видам оборудования на твердом топливе по теплоэффективности.

В сравнении со стальными аппаратами отопительные приборы из чугуна стоят дороже. Однако не стоит все перечисленные факторы сводить воедино, ставя крест на оборудовании этого типа. Преимущества, которыми обладают подобная техника, очевидны:

• длительные сроки эксплуатации;
• высокая стойкость к коррозийным процессам;
• отсутствие внутри теплообменника накипи;
• ремонтнопригодность и технологичность самой конструкции котла;
• приемлемые габариты оборудования, соответствующие жилищным условиям;
• высокая устойчивость к электрохимическим реакциям и к резкому понижению температуры котловой воды.

Подводим итоги

Твердотопливные приборы устойчиво занимают одну из потребительских ниш среди отопительной техники. Широкие технологические возможности, которыми обладают новые модели, вывели обогревательные приборы, изготовленные из чугуна на новый уровень.

Сегодня агрегаты из чугуна на твердом топливе становятся обязательным атрибутом загородного дома. Всеядность отопительных приборов в плане топлива, неприхотливость в обслуживании, простота конструкции, делают эти устройства конкурентоспособными товарами на рынке нагревательного оборудования. Высокая стоимость изделий не должна смущать потребителя. Вложенные средства окупятся сполна, учитывая сроки эксплуатации котельного оборудования.

Как выбрать чугунный котел для частного дома

Чугунный котел относится к старейшему климатическому оборудованию. Чугун применялся в котлостроении с 18 века и на протяжении этого срока доказал, что является долговечным, надежным и достойным материалом в системах отопления.

Он легко выдерживает большие нагрузки и применяется для производства котловых поверхностей нагрева в виде экономайзеров или теплообменных аппаратов.

Чугунные твердотопливные котлы не боятся температурных перепадов в системе теплоснабжения. Фирмы-производители чугунных отопительных агрегатов заявляют, что такая продукция способна эксплуатироваться до 50 лет, тогда как стальные агрегаты не более 15 лет.

Что собой представляют чугунные котлы

Для изготовления отопительных устройств используется специальный чугун с процентным содержанием углерода — 4.5% и с присадками кремния, серы и фосфора.

Некоторые котлопроизводители организовали собственный выпуск чугуна, например, Buderus. Котлы чугунные, как правило, выполняются из взаимозаменяемых секций.

Устройство чугунного котла

Простейший чугунный котел, работающий на твердом топливе с водяным контуром нагрева, выполнен в виде разборной секционной конструкции, обшитой декоративными листами.

Между топкой и отделочной конструкцией размещается листовой утеплитель до 100мм, как правило, — это огнестойкая базальтовая вата. Для обвязки с системой дымоотведения, агрегаты оснащаются дымоотводным патрубком.

Для обвязки к отопительной системой из чугунного твердотопливного котла выведены два патрубка для прямого и обратного теплоносителя.

Топочная камера сгорания и зольная камера оборудуются дверцами, которые, в зависимости от температурного режима, могут выполняться глухими либо с элементами из тугоплавкого стекла. Определенные модели чугунных агрегатов комплектуются дутьевым вентилятором, циркуляционным насосом и приборами автоматики безопасности.

Принцип работы

Чугунные водогрейные котлы могут работать, на газовом, жидком и твердом топливе, от чего будет зависеть принцип функционирования топочного устройства.

Схема нагрева теплоносителя для этих видов отопителей в основном остается неизменной. Топливо сгорает в топочной камере, образуя горячие дымовые газы, которые под воздействие тяги поднимаются в дымовую трубу, омывая поверхности нагрева котла. Во внутреннем контуре теплообменного аппарата циркулирует теплоноситель системы отопления, который нагревается теплом уходящих газов.

Наиболее популярным и недорогим вариантом горючего для теплоснабжения в России является магистральный газ. Газовые чугунные котлы обладают самым высоким КПД, а их цена исключительно зависит от степени автоматизации.

Преимущества

Самое большое преимущество чугунных котлов — большой срок эксплуатации, средний показатель 30 лет, существуют модификации, которые могут эксплуатироваться на протяжении 50 лет.

Кроме того чугунные котлы отопления, имеют такие достоинства, по сравнению со стальными аналогами:

1. Повышенная ремонтопригодность, возможность ремонта секции, путем простой замены на новую.
2. Инерционность нагрева и охлаждения, такие агрегаты эффективно сохраняют тепловую энергию.
3. Чугун не боится коррозии и процессов накипеобразования. Накипь легко удаляется в процессе промывки системы отопления.
4. Возможность увеличения тепловой мощности котла при наращивании чугунных секций.
5. Возможность функционирования в среде с высокими температурами до 300 С без деформации конструкционных элементов.

Недостатки

Самый большой недостаток чугунных котлов — это его цена, которая обычно в два раза выше, чем у стальных моделей.

Кроме того к недостаткам чугунных отопительных устройств можно отнести:

1. Боязнь резких температурных перепадов в топке, например при попадании холодного теплоносителя на раскаленный теплообменник. Это приводит к образованию микротрещин, которые в дальнейшем могут полностью разрушить конструкцию.
2. Чугун очень хрупкий, он боится любых механических ударов, например, гидроударов, возникающих при запуске тепловых сетей из холодного состояния.
3. Большой вес и габариты.

Разновидности чугунных котлов

Современный российский рынок климатической техники представлен такими устройствами: традиционные энергозависимые и энергонезависимые модели, пиролизные агрегаты и чугунные котлы длительного горения.

Котлы на угле

Принцип горения у традиционных угольных котлов аналогичен работе обычной печи либо буржуйки. Сегодня лучшее применение этого устройство — это котел для бани. Топливо загружается в топочную камеру и разжигается ручным методом.

Технологический процесс сгорания неизменно проистекает снизу вверх. Тепловая энергия, от дымовых газов, образовавшихся в процессе сгорания топлива передается через чугунные поверхности нагрева, выполненные, как правило, в виде водяной рубашки.

Более современные высокотехнологичные модификации комплектуются блоком автоматики и регулирования топочных процессов, что дает возможность гарантировать устойчивую работу нагревательной системы в установленном диапазоне.

Ориентировочно продолжительность теплового цикла на одной загрузке равняется от 2 до 4 часов. КПД таких угольных агрегатов низкий — от 72 до 80%. Единственное преимущество этих традиционных обогревателей — относительно низкая цена.

Пеллетные котлоагрегаты

Это современное энергоэффективное тепловое оборудование, предназначенное для сжигания пеллет. Базовыми конструкционными элементами такого твердотопливного чугунного котла являются: топочная камера, горелочное устройство, бункер для пеллет. А также блок автоматики и регулирования.

Пеллеты по первому шнеку в системе топливоподачи поступают в предтопок, а из него по внутреннему шнеку к горелочному устройству. Котел имеет систему автоматического розжига форсунки, обеспечивающей полное сжигание топлива. Теплотворная способность 1 кг пеллет способно выработать 5 кВт/час тепловой энергии

Агрегаты такой модификации отличаются высоким КПД до 92%. Пеллеты хранятся в топливном бункере, объединенном с топочной камерой. Подача их в топку полностью автоматизирована со сроком бесперебойной работы не менее 7 дней.

Печи длительного горения

Котел длительного горения способен работать на различных видах энергоносителей: уголь, брикеты, отходы деревообработки и торфяное топливо.

В противоположность традиционным агрегатам, у которых тепловой цикл одной загрузки не превышает 4-х часов, агрегат длительного горения на дровах может без дозагрузки функционировать от 8 до 24 часов, а на угле до 5 суток.

Увеличение срока работы можно достичь за счет применения более калорийного топлива, увеличения топочного объема и использование принципа верхнего сжигания горючего.

Тепловая энергия котлов вырабатывается равномерно, что позволяет полностью передать и сохранять ее в сети, даже без установки бака-аккумулятора.

При достижении заданной температуры в отопительном контуре и внутри помещения, интенсивность процесса горения уменьшается, благодаря дозированной подаче воздуха, в этом случае котел переходит в режим поддержки температуры, снижая расход топлива, и тем самым продлевает время функционирования. Эффективность такого принципа нагрева достигает КПД 92%.

Теплогенераторы

Чугунные теплогенераторы — агрегаты, вырабатывающие тепловую энергию с использованием природных энергоносителей для отопления, как правило, больших помещений промышленного назначения. Теплоносителем для таких устройств, является не вода, как в отопительных котлах, а воздух.

Теплогенератор в топочной камере сжигает топливо, в результате чего образуются дымовые газы, которые выбрасываются в дымовую трубу, предварительно пройдя через систему чугунных теплообменников.

Внутри чугунных элементов движется холодный воздух, который забирается из помещения вентилятором. Воздух нагревается до температуры 140 С и подается в систему распределения воздушных потоков, по которым попадает в нужную комнату.

Известные модели с характеристиками и ценами

Отечественный рынок климатической техники хорошо представлен чугунными котлами, как российских, так и западных брендов. Несмотря на высокую цену, такие котлы пользуются спросом у потребителей, которые мыслят перспективно.

В принципе срок окупаемости чугунных котлов длительного горения не превышает 4-лет, а срок работы может достигать 50 лет, перспективность такой инвестиции в автономную систему теплоснабжения — очевидна.

Наиболее популярными моделями чугунных агрегатов, по мнению пользователей в 2019 году стали модели:

• Protherm Бобер 20 DLO, производитель — Словакия, тепловая мощность 19 кВт, КПД-72%, напольный, одноконтурный, энергонезависимый, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 55 000 руб.
• Viadrus Hercules U22 C-3, производитель — Чехия, тепловая мощность 17.7 кВт, КПД-80%, напольный, одноконтурный, энергонезависимый, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 62 000 руб.
• Kentatsu Furst ELEGANT-03 производитель — Турция, тепловая мощность 17 кВт, КПД — 80%, напольный, одноконтурный, энергонезависимый, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 36000 руб.
• КЧМ — 5-К-03М1 3 секции производитель — Россия, тепловая мощность 21 кВт, КПД -71.6%, твердотопливный котел с чугунным теплообменником, напольный, одноконтурный, энергонезависимый, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 62500 руб.
• Beretta Karbor 27, производитель — Италия, тепловая мощность 27 кВт, КПД — 81.3%, напольный, одноконтурный, энергонезависимый, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 34500 руб.
• Котел Сибирь КВО 20 ТПЭ, производитель — Россия, тепловая мощность 20 кВт, КПД — 85%, напольный, одноконтурный, энергонезависимый, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 21200 руб.
• Котел Лемакс Лидер 25 — производитель — Россия, тепловая мощность 30 кВт, КПД — 91%, газ, напольный, одноконтурный, стоимость по состоянию на 01.01.2020 г — 47940 руб.

Сравнение стальных и чугунных котлов

Выполнение сравнения двух видов котлов необходимо проводить по реальным условиям эксплуатации и тепловой нагрузки.

Для сравнения используют следующие показатели:

1. Габариты, они ограничены условиями размещения на конкретном объекте, здесь лучшие показатели у чугунных модификаций, которые намного компактнее.
2. Вес — лучшие показатели у стальных котлов, особенно газовый, в связи, с чем они могут быть настенного размещения.
3. Стоимость — преимущество у стальных вариантов.
4. Срок эксплуатации — преимущество у чугунных агрегатов 50 лет против 20 для стальных котлов.
5. Коррозионная стойкость — преимущество у чугунных устройств, собственно данный параметр и влияет на продолжительность эксплуатации агрегатов.
6. Стойкость против температурных перепадов и гидроударов — преимущество у стальных котлов.

Критерии выбора

С каждым годом сделать выбор котла становится все более сложным, поскольку рынок насыщен всевозможными модификациями. Неопытному застройщику, перед тем как приобрести агрегат, лучше обратится к профессионалам за советом.

Существует ряд показателей, на которые нужно обращать внимание перед покупкой отопительного устройства:

1. Вид базового топлива, особенно для мультитопливных агрегатов.
2. Вес котла, для того чтобы учесть условия монтажа.
3. Тепловая мощность, чтобы котел поддерживал санитарную температуру в частном доме при самых низких температурах наружного воздуха для климатической зоны места расположения.
4. Объем загрузочной камеры, обеспечивает время непрерывной работы на одной загрузке.
5. Количество нагревающих контуров: только для отопления или для отопления и ГВС.
6. Экономичность, КПД современных чугунных котлов достигают 92 %. Не стоит брать агрегаты с меньшими показателями, поскольку это вызовет рост себестоимости тепловой энергии.
7. Автоматика безопасности и регулирования.
8. Энергонезависимость.

Порядок монтажа

В общем, монтаж чугунных котлов не является чем-то сложным, тем не менее, его нужно поручить выполнять специализированной организации, имеющую соответствующую лицензию, особенно в отношении котлов, работающих на природном газе.

Кроме газовиков такие требования к выполнению монтажных работ предъявляются практически всеми западными производителями, для гарантийного обслуживания.

Отечественные заводы менее требовательные, некоторые даже выпускают подробные инструкции по выполнению монтажа и допускают что он будет выполняться собственником котла самостоятельно.

Принципиальная схема выполнения монтажных работ чугунного котла:

1. Подготовка помещения для установления агрегата: фундамент, освещение, вентиляция и теплозащита поверхностей, которые будут контактировать с котлом.
2. Обвязка агрегата с системами топливоподачи.
3. Обвязка агрегата с дымоотводными системами.
4. Обвязка агрегата с контуром отопления.
5. Обвязка агрегата с контуром ГВС и внешним бойлером косвенного нагрева, при наличии в тепловой схеме теплоснабжения объекта.
6. Установка блока автоматики и безопасности.
7. Подключение линии электропитания котла.
8. Проверка выполнения монтажных работ и опрессовка.

Эксплуатация

После выполнения всех монтажных работ, успешного проведения наладочных работ и получения разрешения на подачу газа в котел, собственник может приступать к эксплуатации оборудования.

Ее проводят, в соответствии с заводской инструкцией, правилами эксплуатации газового оборудования, электрооборудования и пожарной безопасности в жилом доме.

Пользователь должен обратить внимание в инструкции на раздел » аварийная ситуация «, чтобы тщательно изучить порядок возникновения и устранения сбоев в работе агрегата.

Для чугунных котлов наиболее опасным является подача холодной воды на раскаленные поверхности нагрева, в этом случае может произойти взрыв, из-за мгновенного вскипания воды и создания высокого давления пара внутри котла. Для защиты от разрыва котла в водяную систему интегрируется предохранительно-сбросной клапан.

Кроме того пользователю потребуется обратить особое внимание на наличие достаточной тяги в котле, чтобы отвести угарный газ в дымовую трубу, в противном случае может произойти отравление окружающих.

Для безопасности в домах, использующих в качестве источника отопления чугунные агрегаты, устанавливаются датчики по загазованности, чтобы они могли своевременно предупредить жильцов о присутствии угарного газа в помещении.

Для предупреждения аварийной ситуации на газовых линиях котла, устанавливаются клапаны-отсекатели, которые прекращают подачу газа в топку, при отрыве факела от форсунки или высокой температуре теплоносителя на выходе из устройства.