Виды твердотопливных котлов, конструкции, схемы

Твердотопливные котлы занимают первое место по популярности до сих пор, так как газификация во многих местах или недоступна, или слишком дорога. Встречаются ситуации, когда за подключение газа требуют 1,0 млн. руб. или около того, поэтому многие владельцы предпочитают поставить автоматизированный твердотопливный котел за 150 тыс руб. без всяких проектов и подвозить дрова и уголь.

Простейший же твердотопливный котел обойдется сравнительно дешево, за 30 тыс. руб. к примеру, и при дешевизне топлива является самым конкурентным решением к любому виду отопления. Но нужно учитывать собственное время и труд потраченные на ежечасное обслуживание такого агрегата.

• Выбор в пользу того или иного котла зачастую решает не стоимость, а комфортность обслуживания в дальнейшем, возможность не отвлекаться от дел на отопление, или учет зарплаты персонала, обслуживающего котел.

Простой твердотопливный котел – конструкция

Простые котлы для твердого топлива отличаются в первую очередь самой демократичной ценой. В них под камерой сгорания находится зольник, куда осыпается с колосников зола и пепел. Отсюда в топливо подается воздух, количество которого, а значит интенсивность горения, дозируется открытием крышки.

Весьма важна возможность подачи вторичного воздуха и регулировки его количества. Обычно даже самые простые котлы оборудуются местами под регуляторы вторичного воздуха.

• Вторичный воздух поступает в верхнюю часть камеры и обеспечивает кислородом дожиг газа СО и зольных частиц, уносимых в дымоход. Дожиг вторичным воздухом обеспечивает КПД котла более 70%.

Котлы с вентиляторным поддувом и компьютерной регулировкой подачи воздуха

Более дорогие котлы отличаются камерой сгорания повышенного объема, поэтому обеспечивают большую закладку дров. Уже поэтому такие агрегаты нужно обслуживать реже.

Но главное, воздух идет не только за счет естественной тяги на дымоход, а нормированно подается вентилятором обеспечивая стабильный режим горения.

• Естественная тяга может меняться в значительных пределах в зависимости от температур и ветра. Также сопротивление потоку этого воздуха через топливо всегда разное, поэтому в обычном котле о выверенных режимах горения говорить не приходится.

С вентиляторным наддувом все более-мене прогнозируемо, котел будет работать в режимах горения, которые заданы производителем.

Кроме того, современные котлы такого уровня также обеспечивают и установку ретортных горелок для подключения автоматизированной подачи топлива из бункеров, и также установку этих бункеров, после чего система становится способной автоматически сжигать топливо несколько суток из бункера, без вмешательства человека.

Схема котла с бункером

Распространенные пеллетные котлы с бункерами видоизменяются в сторону универсализации по видам топлива. Современный твердотопливный котел с возможностью подключения бункера является чаще универсальным устройством, сжигающим все рассыпчатое и гранулированное, что горит.

Наиболее типичным топливом для такого котла остается, в порядке убывания популярности, — уголь, мелкоколотые дрова, пеллеты, лузга и опилки (отходы деревообработки).

• Схема автоматизации такого котла включает в себя комнатный термостат, котел способен поддерживать заданную комнатную температуру интенсивностью горения….
• Схема подачи топлива включает в себя бункер, обычно рассчитанный на несколько дней запас дров и шнековую подачу.

Одними из выявленных недостатков таких котлов является не слишком большая надежность работы с углем. Куски могут расклиниваться, а зола спекаться на неподвижной горелке…

Угольные котлы с верхним бункером

Следующие котлы также бункерные, но без дорогой системы подачи топлива, так как в них топливо из бункера подается под собственным весом.

Угольные котлы на вид довольно компактные, можно сразу и не разглядеть собственно бункер, который совмещается с корпусом котла, так как вместительность всего на пять ведер. Но этого достаточно, чтобы отапливать не маленький дом несколько дней.

Сама горелка делается подвижной. Это либо подвижные колосники, которые нужно двигать вручную, периодически разбивая спекающиеся коржи золы, либо автоматизированная вращающаяся горелка.

• Рачительные хозяева пересевают угольную золу с котлов, так как в ней может находиться немало несгоревших кусков угля. Они отбираются и идут обратно в топку. Так можно экономить 10 – 20% топлива.

Твердотопливные котлы с электрическим теном

Обычное резервирование твердотопливного котла – электричеством. Электрокотел может выполнять и роль ночного обогревателя, если применяется двухтарифный электросчетчик и подключен ночной тариф оплаты, который обычно в 3 – 4 раза дешевле дневного.

• Сейчас даже простейшие угольные котлы снабжают мини-электрическим котлом — патрубком с автоматизированным теном на 2 – 4 кВт для сети 220 В.

Но можно выбрать модель и с трехфазным электрокотлом на гораздо большую мощность. Удорожание от такой модификации не слишком большое, но комфортность возрастает, а также есть возможность не ставить дополнительный котел резерва…

Котлы на большую закладку (длительного горения)

Условно под таким названием сейчас понимают большинство котлов, которые продаются. Если же рассматривать буквально, то можно выделить два вида.

• С увеличенной топливной камерой, где горение происходит снизу верхи и может вестись как интенсивно с полной подачей кислорода, так и в тлеющем режиме с дожигом большого количества СО (угарный газ).
• Слишком большая камера сгорания, горение происходит только вниз, в тлеющем режиме с дожигом газов во вторичной камере (пиролизные котлы), куда они подаются через сопло с помощью наддува воздухом.

По первой схеме сконструированы большинство высокотехнологичных современных твердотопливных котлов. В данном случае уместней говорить о классической конструкции.

Второй вариант являлся скорее экспериментальным. Большие минусы пролизного процесса для бытового котла, такие как сильное засмоление камеры сгорания и поэтому ограниченность по виду дров (сосну и березу нельзя), несоответствие закладок дров реальным энергопотербностям домов в межсезонье (при больших камерах загрузки), что приводит к перерасходу топлива, громоздкость и дороговизна без внятных достоинств, не позволили этим котлам закрепиться в массовом производстве солидных производителей. От пиролизных котлов производители в последнее время отказываются.

Простота и удобство обслуживания: принцип действия твердотопливного котла с автоматикой

Твердотопливные котлы являются выгодным источником тепла в негазифицированной местности, где электрическое отопление также представляется нецелесообразным.

Из названия следует, что в качестве топлива для таких котлов используются твёрдые элементы: дрова, торф, уголь, спрессованные деревянные опилки (пеллеты).

Из-за характера топлива его постоянная подача, в отличие от, например, природного газа, затруднена, поэтому подобные системы требуют от пользователя постоянной периодической загрузки топлива и удаления продуктов сгорания.

Для упрощения их эксплуатации внедряется различная автоматика, поддерживающая температуру теплоносителя в соответствии с погодой за окном и (иногда) обеспечивающая подачу топлива.

Реализации твердотопливных котлов с автоматикой

Автоматика присутствует на всех видах котлов: классическом, пиролизном и длительного горения.

От простых механических систем до наиболее продвинутых: электронных с возможностью удалённого управления и мониторинга через интернет.

Любая автоматическая электронная система для котлов отопления состоит из датчиков (температуры, давления, тяги, пламени), исполнительных устройств и контроллера, управляющего этими устройствами по заданной программе и показаниям с датчиков.

Управление шиберной заслонкой

Шибер устанавливается в любом твердотопливном котле на выходе из топки перед дымоходом и служит для регулировки тяги и скорости отвода газов, выделяющихся при горении топлива.

Правильная настройка шиберной заслонки значительно повышает КПД котла, а в случае её отсутствия большая часть полезной энергии будет просто «вылетать в трубу». А это вызывает повышенный износ котла и дымохода от перегрева.

Фото 1. Шиберная заслонка с электромагнитным приводом для автоматического твердотопливного котла, повышает его КПД.

Привод шиберной заслонки бывает как электромагнитным, обеспечивающим два положения (полностью открыта — приоткрыта наполовину), так и моторизованным, что позволит точнее контролировать сечение дымохода.

Датчик температуры устанавливается в рубашку котла. При повышении температуры теплоносителя автоматика прикрывает шибер, уменьшая тягу и понижая мощность работы котла, при понижении — наоборот, открывает и увеличивает мощность.

Вентиляторы

Другой способ регулировки тяги заключается в использовании вентиляторов для принудительной циркуляции воздуха в котле. Он позаимствован из промышленных агрегатов, где из-за объёмов топлива КПД играет важную роль.

Фото 2. Вентилятор поддува WPA X2 для котлов, работающих на твердых топливных элементах.

Выделяются два типа вентиляторов для котлов длительного горения:

• Вентилятор поддува — ставится перед топкой вместо дверцы зольника и влияет на подачу кислорода в топочную камеру, регулируя этим интенсивность горения топлива.
• Дымосос — ставится либо в начале дымохода (сразу после котла), либо в его конце.

Основная задача — регулировка тяги, а также её усиление, когда естественной тяги недостаточно для эффективной работы котла (из-за погодных условий или конструкции дымохода).

Скорость вращения вентиляторов, а, следовательно, и их влияние на тягу в системе может плавно регулироваться в широких пределах с помощью тиристорного блока управления.

Внимание! В случае недостаточной температуры теплоносителя, контроллер увеличивает тягу, изменяя обороты вентилятора. Если котёл слишком горячий, тяга уменьшается.

Дверца зольника

Самый распространённый вариант автоматизации — регулировка раскрытия дверцы зольника (поддувала). Открывая или закрывая дверцу, изменяют естественную тягу и оказывают влияние на температуру котла.

Простейшие системы регулировки дверцы зольника — термомеханические. Устройство состоит из термочувствительной жидкости, пружины и цепочки для соединения с дверцей. Устанавливается в штатные отверстия котла, где обеспечивается термоконтакт с теплоносителем.

Фото 3. Регулируемая дверца зольника твердотопливного котла, как один из вариантов автоматизации.

На терморегуляторе устанавливается нужная температура. При перегреве жидкость расширяется, преодолевает силу упругости пружины и ослабляет цепь, дверца прикрывается, тяга уменьшается, и температура падает. В противном случае дверца открывается шире, и температура растёт.

Важно! Подобные системы не требуют питания и надёжны, но точность регулировки ограничена 5–10 °C.

Электронные системы используют температурные датчики для контроля теплоносителя и электромеханические приводы, устанавливаемые на дверцу зольника. Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C.

Поскольку электронные системы требуют постоянного питания, стоит озаботиться установкой источников бесперебойного питания (ИБП), чтобы при отключении электричества котёл не вышел из строя.

Плюсы и минусы автоматического устройства

Достоинства:

• Автономность: системы на твёрдом топливе требуют регулярной загрузки топлива, иногда до 10 раз в сутки. Автоматика увеличивает длительность горения и КПД системы, благодаря чему следить за котлом нужно реже.
• Дистанционное управление: продвинутые электронные системы обеспечивают управление через интернет или SMS, позволяя следить за котлом из любой точки мира или запускать отопление заранее перед приездом.
• Точное определение и поддержание температуры — избавляет от необходимости регулировать тягу вручную, уменьшает влияние качества топлива на стабильность системы.
• Безопасность использования: перегретый дымоход, закипание теплоносителя, всё это может привести к опасным аварийным ситуациям или даже возгоранию. Автоматика освобождает пользователя от необходимости контроля за работой котла и оповещает о нештатных ситуациях.

Недостатки:

• Энергозависимость: при сбое электропитания котёл может перейти в бесконтрольный режим, поэтому для автоматических систем необходимо механическое резервирование и бесперебойное энергоснабжение.
• Стоимость: хотя электронные системы управления котлами не являются чересчур сложными, они позиционируются на класс выше классических котлов, и их цена неоправданно высока.

Рекомендации по выбору приборов длительного горения

В первую очередь, тип котла определяется площадью отапливаемых помещений и временем эксплуатации системы.

Для выбора мощности воспользуйтесь формулой: 1 кВт отопительной мощности на 10 м 2 площади.

Если здание небольшое, а отопление используется периодически (например, только в выходные), то хорошим вариантом становится классический твердотопливный котёл с механическим терморегулятором. Он недорогой, прост в обслуживании и надёжен.

Если отапливают большие площади в течение долгого времени, то стоит посмотреть в сторону пиролизных котлов или котлов длительного горения, т. к. высокий КПД нивелирует стоимость топлива, и более высокая цена окупится экономией на расходных материалах. В пиролизных котлах две топочные камеры.

В первой — древесина или уголь прогорают в атмосфере с пониженным содержанием кислорода, выделяя газы, которые затем догорают во второй камере. Это позволяет полностью использовать всю топливную энергию и избавляет от необходимости частых загрузок новых порций (топливо закладывается 2–4 раза в сутки).

Справка! В котлах длительного горения с помощью специальной телескопической горелки твёрдые топливные элементы прогорают сверху вниз, поэтому дрова загружаются раз в два дня, а уголь горит до пяти суток на одной загрузке.

Полезное видео

В видео можно посмотреть, как запускается и растапливается автоматизированный твердотопливный котел.

Твердотопливный котёл — достойная альтернатива

Благодаря последним разработкам в области систем отопления, твердотопливные котлы с автоматикой неплохо конкурируют с газовыми и электрическими.

На рынке есть как российские производители, так и зарубежные. Отечественные бренды:

• Сибирь;
• Виадрус;
• Очаг;
• Зота;
• Прометей;
• Буржуй К;
• Stropuva.

• Grandeg (Латвия);
• Faci (Италия);
• Bosch (Германия).

В России большой популярностью пользуются котлы Стропува, благодаря оригинальным разработкам они работают на угле до семи дней и адаптированы к местным климатическим условиям.

При выборе обратите внимание, что отечественные котлы дешевле, но автоматизация импортных котлов более продвинута, вплоть до интеграции их в системы «умный дом».

Однако, первое, на что следует обратить внимание при выборе — мощность котла и тип используемого топлива, а отталкиваясь от этого уже отдавать предпочтение конкретному бренду.