Твердотопливные котлы верхнего горения принцып работы, достоинства и недостатки

Твердотопливный котел длительного горения плюсы и минусы

В отсутствии газовой магистрали, альтернатив соорудить систему отопления не много. Можно установить газгольдер, при условии, что поставки газа налажены в регионе. Можно использовать экологически чистую, но дорогую электроэнергию, подключив электрокотел. Но что делать, если подобные варианты не по карману? Или ресурсы газа и электричества ограничены или вовсе отсутствуют?

Твердотопливный котел длительного горения не потребует от владельца значительных затрат по установке и обеспечит разумную замену перечисленных способов обогрева.

Достоинства:

Простая эксплуатация. Традиционная работа на дровах, пеллетах или угле не потребует специальных навыков. Очистка от золы занимает времени не более часа в неделю.

Долговечность. Сроки службы превышают 10 – летний период. Котел длительного горения – техника неприхотливая. Простая конструкция, при бережной эксплуатации, может исправно служить несколько десятков лет.

Экологически чистый. Камера дожига обеспечивает почти полное сгорание топлива. Выбросы вредных веществ естественный продукт сгорания – перерабатываются в результате фотосинтеза.

Высокий КПД. На рынке представлены модели с значением до 90 – 95 %. Обеспечены минимальные тепловые потери. Инженерные решения оптимизируют процесс дожига пиролизных газов. Конструкция теплообменника спроектирована с максимальной теплоотдачей теплоносителю.

Эффективность и экономичность. Современное оборудование мало уступает газовым аналогам. Результативность длительного горения достигает семи и более суток.

Приемлемая стоимость топлива. Порой и единственная возможная. Освобождает от зависимости дорогостоящего газового оборудования.

Отсутствует разрешительная документация на установку котла. Не требуется заключение договоров с газовыми службами на обслуживание.

Твердотопливный котел длительного горения позволяет обеспечить домовладение горячей водой, в случае наличия второго контура. Кроме того, расширить функциональность поможет бойлер косвенного нагрева.

Недостатки:

Постоянное участие владельца. Несмотря на продолжительный процесс горения с одной загрузки, рано или поздно приходится возвращаться к пополнению загрузочного отделения топливом.

Регулярная чистка. Наверное самый не популярный процесс в обслуживании, требует постоянной очистки от золы. Остается только позавидовать чистому газовому оборудованию или электрическим аппаратам.

Отдельное помещение. Придется выделять отдельное помещение с хорошей вентиляцией и дымоходом. Твердотопливный котел длительного горения для частного дома, как правило имеет значительные габариты, возможно потребуется подготовить специальное установочное место с усиленным фундаментом.

Содержание складских запасов топлива. Пополнение и сохранение топливных остатков потребует дополнительных финансовых вложений Соблюдение мер безопасности и поддержание определенной влажности продукта, также добавляют проблем в решении вопросов по складированию.

Особенности эксплуатации древесных котлов с длительным горением

Длительность горения одной закладки дров, составляет от 8 до 24 часов. Период автономной работы зависит от нескольких факторов:

1. Тип котла.
2. Качество топлива.
3. Правильная эксплуатация.

Научиться правильно топить котел, намного легче, чем может показаться на первый взгляд. Во время растопки и дальнейшей эксплуатации, придерживаются требований, указанных производителем в технической документации. После нескольких топок, процесс становится привычным.

Как добиться длительного горения дров

Добиться длительного горения дров можно, тщательно соблюдая рекомендации производителя:

• Дрова разжигают при полностью открытой заслонке.
• В режим длительного горения, котел переводят только после достижения температуры 600°С.
• Влажность дров не должна превышать 20%. Топить хвойными породами дерева не рекомендуется.

Нарушения правил эксплуатации приводит к тому, что от дров в котле образуется смола. Чаще всего, не соблюдают следующие условия:

• Минимальная температура теплоносителя на выходе не должна опускаться ниже 65°С.
• Правильно топить котел дровами твердых пород: осиной, буком, акацией, дубом и т.д.
• Высокая влажность дров приводит к обильному выделению смолы.

Правильная эксплуатация котлов длительного горения, продлевает срок службы техники и увеличивает теплоотдачу.

Как правильно загружать дрова

Розжиг выполняют исключительно сухими лучинками. Использовать бензин или керосин, для растопки дров, запрещается. Время от времени, рекомендуется использовать специальные химические брикеты, удаляющие смолянистые отложения на стенках.

Сколько надо дров на зимний сезон

Устройство котла длительного горения, позволяет экономить на топливе, приблизительно 15-30%, в зависимости от выбранной модели. Примерный расход дров высчитывается следующим образом:

• Принято считать, что для обогрева каждых 100 м², потребуется 3 Гкал/мес.
• При сжигании килограмма дров, выделяется 3200 ккал.
• Чтобы получить 1 Гкал, котлы длительного горения сжигают 312 кг дров.
• Для получения 3 Гкал, потребуется приблизительно тонна древесины.

В течение отопительного сезона, для обогрева дома на 100 м², нужно 7-8 тонн дров.

Правила и нормы установки дровяного котла продолжительного горения

Установка котла длительного горения проводится с соблюдением норм, распространяющихся на все котлы, работающие на дровах. Во время проведения монтажных работ, учитывают существующие требования ППБ и СНиП:

• Монтаж выполняют на прочном негорючем основании. Стены и пол облицовывают негорючими строительными материалами.
• Дымоход проводят с соблюдением противопожарных разделок. В месте примыкания к стене из горючего материала, прокладывают огнестойкий утеплитель. Материал облицовывают стальным листом.

Водяное отопление от котла на дровах длительного горения, подключают к специальным отводам, находящимся на корпусе котла. В инструкции подробно указывается, какой патрубок идет на подачу и обратку водяного контура.

Котел с производительностью более 40 кВт, устанавливается в отдельной комнате.
Энергозависимые котлы подключают к электроснабжению через стабилизатор и источник бесперебойного питания. Обязательно используют автоматы. Подключение выполняют напрямую от щитовой.

В помещении, используемой под котельную, обязательно наличие приточно-вытяжной вентиляции и естественного освещения. При необходимости, допускается размещение котла в подвале.

Принцип работы дровяного котла отопления, длительного горения

Устройство и принцип работы дровяного котла длительной работы от одной загрузки, направлено на воссоздание подобных условий, в ограниченном пространстве топочной камеры. Дрова не горят в полном смысле этого слова, а тлеют. Увеличивается время работы, а недостаток в тепле, компенсируется за счет дожига выделяемых газов.

В конструкцию котлов длительного горения входят следующие узлы:

1. Топочная камера – в устройстве предусмотрено сразу две камеры сгорания. Первая топка (с вертикальной или горизонтальной загрузкой), предназначена для сжигания древесины.Вторая камера, используется для дожига вырабатываемого углекислого газа. Чтобы обеспечить полное сжигание газа, топка сделана из шамотного кирпича, что предотвращает потери тепла и способствует поддержанию температуры около 800°С.

Особенности конструкции и принцип работ

Внутренняя часть используется как топка. Она устроена так, что горение происходит сверху вниз. Помогает этому специальная подача воздуха непосредственно в зону горения. Процесс напоминает скорее тление с выработкой газов из углеродосодержащего топлива. В большей степени эти газы являются горючими. За счет их догорания в верхней части топки происходит максимальное использование тепловой энергии, что позволяет увеличить теплоотдачу и уменьшить расход топлива.

Камера котла разделена на две части распределителем воздуха. Он имеет форму трубы, к которой с одного конца прикреплена площадка с лопастями, а другой конец служит для подачи кислорода.

Котлы с верхним горением отличаются цикличностью работы, и пока не сгорит первая закладка добавление второй партии топлива не понадобится.

Виды домашних дровяных печек долгого горения

Печи на дровах длительного горения для дома и дачи — отличная альтернатива дорогим котлоагрегатам. Конструкция такого отопительного устройства сжигает топливо с применением эффективного пиролизного метода, что обеспечивает высокий КПД и возможность обеспечивать дома тепловой энергией практически круглосуточно.

Печи для дома на дровах длительного горения имеют довольно простую и продуманную конструкцию, их можно построить для обогрева дома-усадьбы самостоятельно.

Такие обогреватели классифицируются по нескольким категориям: с водяным контуром, каменки для парилок, комбинированные с е варочной поверхностью и камины.

Принцип действия

Длительность процесса горения поддерживается в устройстве благодаря пиролизу или газогенерации. Проще, его можно определить, как процесс как «тления», протекающего при дефиците подаваемого кислорода из воздуха. Дрова особым образом укладывают в топку и разжигают, при этом заслонка поддувала открыта полностью. На первом этапе происходит нагрев и просушка топлива. Далее стартует процесс теплоотдачи и выделение летучих элементов, которые переходят в верхнюю топочную камеру, где завершают процесс горения.

После достижения необходимой температуры внутреннего воздуха в доме, закрывают заслонку поддувала, тем самым перекрывают поступление кислорода в нижней топке.

Здесь устанавливается режим, при котором начинает вырабатываться пиролизный газ. При отсутствии воздуха процессы, протекающие в топке, не дают активно гореть дровам, при этом образуется пиролизный газ, зола и иные составляющие. Горючие массы собираются в верхней топке, передавая тепло стенам печки или встроенному бойлеру.

Основные технические данные дровяных пиролизных нагревателей:

• Тепловая производительность или мощность, кВт;
• температура уходящих газов;
• расход топлива, кг/час;
• материал топочной камеры и внешней отделки;
• габариты и вес агрегата.

Данные характеристики влияют на скорость и полноту обогрева дома. Такие устройства обычно способны обогреть от 50 до 200 м2 полной площади, примерно за 3-6 часов непрерывной работы.

Конструкция

Печь длительного горения из кирпича похожи на традиционные русские печки. Для возведения стен в них используется керамический кирпич. Огневой пояс облицован шамотными кирпичами, перед облицовкой укладывают базальтовый картон.

Металлические устройства имеют сварную конструкцию, выполненную из рулонной стали. Обычно корпус имеет прямоугольную форму, но встречаются и круглые конструкции. Домашние умельцы зачастую используют для изготовления самодельного обогревателя — газовый баллон.

Для охлаждения внешних стен устанавливают водяную рубашку, в этом случае конструкция выполнена по принципу «труба в трубе» и к ней можно подключать отопительные батареи. В межтрубном пространстве устанавливаются змеевики для нагрева горячей воды. Защита металла от перегрева в зонах высоких температур осуществляется путем установки огнеупорного кирпича. В некоторых конструкциях в межтрубное пространство засыпают песок, который выполняет функции изолятора и аккумулятора тепла одновременно.

Печи для дома на дровах длительного горения имеют две камеры:

1. Основная гидролизная топка, в нее закладывается топливо, которое тлеет при дефиците кислорода, образуя горючие газы.
2. Камера догорания. В ней смешиваются летучие продукты пиролиза с воздухом, образуя газовоздушную смесь, которая воспламеняется при 1000 °С. В данных температурных условиях, в камере догорания создается устойчивое горение.

Дополнительная информация! Современные пиролизные котлы заводского производства укомплектовываются системами контроля температурного режима и управления вторичным воздухом, которая регулирует скорость наддува вентилятора, влияющего на процесс горения.

Принцип верхнего горения

Принцип работы печей данного типа, реализуется благодаря организации горения верхнего слоя древесины. Стандартное расположение топки — нижняя часть конструкции, поэтому холодный воздух, нагреваясь поднимается в верхнюю часть. В этом агрегаты длительного горения похожи на пиролизные, в которых теплопередача происходит не от сгорания дров, а от выделившихся летучих веществ. Для этого создается специальное закрытое пространство. Обе камеры соединяются трубой, для перехода газа из нижней камеры в верхнюю.

Преимущества печи с верхним горением дров:

• Длительный процесс горения;
• современный уровень КПД;
• простое управление;
• в работе таких котлов не используется сложная для управления автоматика;
• энергонезависимость;
• безопасность и хорошие гарантийные условия.

Устройство нижнего горения

Эта конструкция шахтного типа отличается тем, что горение происходит в ограниченной нижней части загрузочной камеры, большая часть дров не горит, а отпускается вниз при выгорании нижнего слоя и удалении золы через зольный ящик.

Процесс горения дров происходит локально, на ограниченном пространстве, что увеличивает время работы устройства от одной закладки. При том, что в обычном устройстве дрова сгорают за 2-4 часа, хорошая шахтная печь работает до 8-10 часов.

Пиролиз дров

Твердотопливная печь, в которой сочетаются характеристики традиционной печи с эффективностью газификации — современное направление развития отопительных устройств. Это очень экономичный и экологический способ сжигания дров. Такой агрегат использует меньше топлива, чем большинство других, при этом обеспечивает большую мощность и беспрецедентную эффективность с КПД порядка 90%.
Газ вырабатывается по принципу газификации восходящего / нисходящего потока. Воздух втягивается через слой горящей древесины, выделяющей летучие вещества. Когда эти летучие вещества проходят через горящее топливо, они превращаются в топливный газ, содержащий в основном CO, H2, CO2, H2O и CH4. Затем древесный уголь еще больше восстанавливает продукты сгорания CO2 и H2O до топлива CO и H2 с достижением максимальной температуры пламени.

Обратите внимание! Если технически существует возможность в топке отделить твердые остатки, то можно получит — древесный кокс.

По мере того, как древесина нагревается в топке, она проходит определенные стадии на пути к превращению в древесный уголь:

1. Т от 20 до 110 С древесина поглощает тепло при сушке.
2. Т от 110 до 270 С она начинает разлагаться, выделяя некоторое количество оксида углерода, диоксида углерода, уксусной кислоты и метанола.
3. Т от 270 до 290 С этот момент начинается экзотермическое разложение древесины. Смешанные газы и пары продолжают выделяться вместе с небольшим количеством смолы.
4. Т от 290 до 400 C, поскольку разрушение структуры дров продолжается, выделяемые пары включают горючие газы, окись углерода, водород и метан вместе с газообразным углекислым газом и конденсирующиеся пары: вода, уксусная кислота, метанол и ацетон.
5. Т при 400-500 превращение дров в древесный уголь практически завершено.

Плюсы и минусы

Подобно любому отопительному агрегату, печь долгого горения на дровах, имеет свои плюсы и минусы.

1. Дешевое и доступное топливо: дрова, отходы, пеллеты.
2. Устройство пиролизного типа имеют высокий КПД.
3. Практически полное сгорание топлива.
4. Хороший выбор моделей с разными тепловыми характеристиками.
5. Надежная конструкция, проста обслуживания и ремонта.
6. Длительный процесс горения более 6 часов.
7. Регулировка процессом горения легко позволяет переключать с активного горения в режим тления.

Несмотря на многочисленные преимуществ, такие печи также имеют свои недостатки:

1. Строгие требования к строительству дымохода.
2. Постоянная очистка дымоходных каналов.
3. Запуск печи в холодных помещениях, требует применения обычного процесса полного горения, пока не будет достигнута температура, достаточная для процесса пиролиза.
4. Интенсивный процесс конденсации, для того чтобы влагу удалить, потребуется сильная тяга, которую сможет создать только мощная дымовентиляционная система.

Существуют два основных типа дровяных печей некаталитические, например, чугунные норвежские камины и каталитические, как финские печи. Третий вариант — гибрид двух.

Некаталитические дровяные печи используют систему дожигания, в виде перегородки. Этот элемент находится внутри топки прямо под плитой. Перегородка закачивает кислород в топку, по существу позволяя огню дожигаться перед выходом из газохода. Такие печи нагреваются намного быстрее, чем печи на каталитической древесине. Они продаются чаще, чем каталитические, и стоят дешевле.

Каталитическая дровяная печь обычно дороже и требуют большего технического обслуживания, поскольку каталитический нейтрализатор необходимо регулярно чистить. При использовании печи такого типа необходимо проделать небольшую работу, потому что вам нужно следить за температурой и перемещать ручку, как только температура достигнет 500 градусов. Каталитическая камера сгорания увеличивает скорость химической реакции (сжигание древесных газов) и, следовательно, температура увеличивается. Гибридная дровяная печь сочетает в себе технологии системы дожигания и каталитической камеры сгорания.

Отопительные устройства подразделяются по длительности процесса горения:

• Быстрого горения — до 5 часов;
• длительного горения — от 5 до 7 часов;
• продолжительное горение — от 8 до 10 часов.

Популярные модели

Рынок отопительного оборудования широко представлен моделями длительного горения. Сегодняшние дровяные обогреватели намного эффективнее, чем печи, которые использовались десятилетия назад. Благодаря постоянно растущей стоимости пропана, природного газа и мазута, отопление дровами дает отличный способ сэкономить средства, сохраняя тепло и уют в течение всей зимы.

Дополнительная информация! Кроме того, современные технологии не только делают использование дровяной печи более безопасным и легким, они сделали их более эффективными. Ниже предоставлены модели, имеющие высший рейтинг популярности у россиян в 2019 году.

Конструкция Булерьян

Эта канадская модель печи, с характерной цилиндрической топкой с толщиной металла 6.0 мм. Дверца расположена на торце конструкции, что весьма удобно. Трубы привариваются корпусу устройства. При горении топлива, горючие газы с помощью конвекционного теплообмена отдают тепло воздуху через стенки труб. Топочное пространство оборудовано колосниковой решёткой.

Перегородка, установленная в камере с цилиндрической конструкцией, делит топочную камеру на две части, в первую загружают дрова, в ней образуется пиролизный газ, а во второй он сжигается. Дымоход устроен напротив дверцы камеры. Летучие вещества циркулируют вдоль передней стенки и полностью сгорают, образуя дымовые газы, которые поднимаются в верх топки и выходят через отверстие дымохода.

Обратите внимание! Устройства отличаются высокой эффективностью, они работают с уровнем КПД от 90%, обеспечивая скорость нагрева помещений за 10-15 минут. Они могут использовать разные виды дров и брикетов. В торговой сети имеются стандартные «Булерьяны», так и варианты печи с внутренним водяным контуром или варочной плитой.

Отечественная печь Бренеран

Это прекрасный российский аналог по техническим характеристикам не уступает канадской печи Булерьян. Производитель выпускает агрегаты с европейским стандартом качества. Классифицируются они с маркировкой АОТ, цифровой индекс означает мощность агрегат в кВт:

1. АОТ-6, мощность 6кВт, площадь нагрева до 60 м2;
2. АОТ-19 − тепловая нагрузка 35кВт, отапливаемая площадь − 260 м2.

Печи могут комплектоваться стеклянными дверцами, а варианты моделей АОТВ имеют водяной контур.
Основным минусом российской сборки — слабая герметичность дымового патрубка, из-за чего, образующийся конденсат способен попасть в топочную.

Российские обогреватели Бутакова

Эти печи запатентованы профессором Сергеем Ефимовичем Бутаковым. Продукция, сертифицирована, при испытаниях конструкция продемонстрировала уникальные технические возможности. Существует несколько разновидностей агрегатов, отличающихся между собой тепловой мощностью и габаритами.

Конструкция этой модели универсального типа и может использования, как домашнего отопления, так и для медленного обогрева бани. Агрегаты обладают отличными показателями в работе и могут использоваться в любых условиях. Печь «Студент» с тепловой производительностью 9.0 кВт и массой в 70.0 кг обогревают помещения с объемом 150 м3, а марка «Профессор» с массой в 235.0 кг и тепловой нагрузкой 40 кВт нагревает объём в 1000 м3.

Дизайн данной модели более интересен, чем у «Бренеранов». Конструкция печи более продуманная, что позволяет выполнять точную регулировку подачи кислорода, тем самым обеспечивая полноту сгорания.

Недостатком печи «Бутакова», так же как «Бренеран» отсутствие конденсатосборника, что усложняет эксплуатацию дымоходов.

Самостоятельное изготовление

Самодельная дровяная печь или обогреватель — это экономичный способ приготовить еду и согреться в холодное время, не тратя огромные деньги на покупку дорогостоящих обогревателей. Они не требуют сложной профессиональной подготовки и заводских условий производства. Эти конструкции по плечу умелому домашнему мастеру. Тепловая нагрузка подобного нагревателя достигает 35 кВт и может обеспечить теплом помещение до 30 м2. Работает она на дровах или пеллетах, достигает заводских КПД до 80-85 %, с максимальной длительностью до 8 часов.

Печь из газового баллона

Перед тем как начинать изготовление обогревателя, нужно помнить, что выполнение проекта сопряжено с опасными факторами: работа с огнем, расплавленным металлом и газом. Поэтому домашний умелец должен иметь защитную термостойкую одежду и средства защиты: перчатки, сапоги, куртку, брюки и маску.

Для начала потребуется пустой газовый баллон, который будет основой конструкции, лучше использовать объемом 27 л. Баллоны меньшей емкости будут неэффективными, и не смогут нагреть даже небольшую баню.

Важно! Прежде чем работать с газовым баллоном его нужно подготовить для безопасного использования. Сначала убеждаются, что он действительно пустой. Выносят его на улицу и снимают верхний кран. При этом нужно быть осторожным, потому что, в баке все еще может оставаться небольшое количество газа. Для того чтобы окончательно удалить все остатки газа, сосуд наполняют водой и сливают воду.

Операцию проводят на открытом воздухе, сливная вода должна быть утилизирована. После этой операции газовый баллон безопасный для использования. Тем не менее, чтобы не рисковать и полностью обезопасить себя и своих близких от возможного взрыва при выполнении подготовительных работ, лучше обратится в специализированную газовую службу и приобрести у них уже подготовленный б/у баллон для сварочных работ.

Чертеж

После подготовки баллона, из его основы, по чертежу изготавливаю детали и узлы, а затем собирают в самостоятельную конструкцию нагревателя. При сборке обогревателя нужно обратить внимание на следующие моменты:

1. Устройство дымоотводной трубы и участки газохода соединяются в обратном направлении по движению дыма.
2. Место под размещения котла должно быть жароустойчивым, а пол выполнен из негорючих материалов, чтобы случайный огонь из печи не мог повредить деревянные конструкции.
3. Запрещено размещать в зоне работы котла легковоспламеняющиеся материалы.
4. Конструкция дымохода должна иметь возможность проведения периодической очистки от сажи.
5. После изготовления устройство, проводят проверку его работоспособности и допустимого уровня температурного режима.

Самый лучший способ сжигание древесины в современных условиях — это использовать печь длительного горения. Она сделает дом теплым и уютным. В холодное время года, нет ничего более приятного, чем наслаждаться теплом дома, наблюдая за горящими бревнами в печи. Кроме эстетического наслаждения, современные печи — очень экологичны. В отличие от моделей, которые использовались несколько десятилетий назад, эти устройства имеют мало выбросов, поэтому их использование уменьшает загрязнение окружающей среды.