Воздухогрейные котлы на твердом топливе длительного горения

Воздухогрейные котлы на твердом топливе превосходят по удобству эксплуатации водяные. Система распределения тепла представляет собой часть здания и закладывается при разработке его проекта. Выпускается несколько разновидностей котлов, в т.ч. энергонезависимые.

Описание и особенности системы воздушного отопления

Автономный водяной обогрев частного дома является нецелесообразным. Его широкое распространение в большинстве случаев объясняется бездумным копированием централизованных систем отопления. Им присущи большие теплопотери, поскольку котельная расположена на удалении от потребителей. Поэтому в качестве рабочей среды требуется жидкость с большой энергоемкостью.

Движение воздуха в системе, как и жидкости, может осуществляться 2 способами:

Первый вариант основан на конвекции — свойстве нагретой среды устремляться вверх. На нее действует архимедова сила, обусловленная снижением плотности.

Системе с естественной циркуляцией присущи 2 недостатка:

ограничение по длине;

большое сечение воздуховодов.

Их лишен альтернативный вариант, в котором рабочая среда движется принудительно. Для этого в короб до разветвления устанавливают вентилятор.

Устройство воздухогрейных котлов на твердом топливе

В корпусе теплогенератора собраны следующие элементы:

Топка. Представляет собой камеру для сжигания горючего. В передней части имеется дверца.

Зольник. Ящик для сбора пепла. У некоторых моделей отсутствует.

Конвекционные трубы вокруг топки. Расположены вертикально, открыты снизу и сверху.

Аналоговая (энергонезависимая) или электронная автоматика.

Условием эксплуатации твердотопливной установки является наличие в доме дымохода.

Прибор соединяют с ним посредством патрубка в верхней части камеры сгорания.

Принцип работы

При сгорании топлива выделяется тепло, нагревающее воздух в конвекционных трубах. Тот устремляется вверх, попадает в короб и далее распределяется по помещениям. Одновременно конвективный поток втягивает в трубу через нижнее отверстие холодный воздух. Он нагревается, под действием архимедовой силы начинает движение вверх, и цикл повторяется.

По способу сжигания топлива воздухогрейные котлы делятся на следующие виды:

С принудительной подачей воздуха.

Рассчитанные на режим тления.

Первый вариант — это классическая «буржуйка» с небольшими усовершенствованиями.

Ее преимуществами являются:

возможность энергонезависимого исполнения.

Прибор считается малопрактичным из-за существенных недостатков:

необходимости часто подкладывать дрова.

Топка пиролизного котла состоит из 2 частей. В одной дрова или уголь в условиях нагрева и недостатка воздуха разлагаются на горючие газы, в другой эта смесь сжигается.

длительная работа на 1 закладке топлива;

минимальное количество золы;

невозможность энергонезависимого исполнения (требуется строго выверенная подача воздуха, управляемая электронным контроллером);

использование только сухого топлива.

Необходимо отметить и высокую стоимость таких приборов.

Котлы с принудительной подачей воздуха конструктивно схожи с отопителями прямого горения. Разница заключается в том, что кислород нагнетается в топку вентилятором, поэтому в нужный момент доступ ему может быть перекрыт. Таким образом, котел работает в режиме «старт-стоп»: благодаря этой схеме дрова требуется подкладывать реже.

Недостаток — зависимость от электричества.

У котлов верхнего горения топка ориентирована вертикально. Спереди дверца отсутствует. Топливо загружают сверху, с этой же стороны его поджигают. Воздух подается по телескопическому трубопроводу в зону горения.

длительная работа на 1 закладке топлива;

возможность энергонезависимого исполнения (для дровяного варианта).

Зола прилипает к стенкам.

Новая порция загружается только после полного сгорания предыдущей.

Необходимо отметить и большие размеры.

Данный теплогенератор, а также пиролизный и с принудительной подачей воздуха, благодаря способности долго работать на 1 закладке топлива, называют «котлами длительного горения». Периодичность загрузки у некоторых составляет 3 суток.

Пеллетные котлы используют в качестве топлива однородные по размеру гранулы, изготовленные путем прессования опилок, жмыха и прочих органических отходов. Материал подается в топку шнековым питателем из бункера.

относительно редкое обслуживание;

регулировка мощности в широких пределах (зависит от скорости подачи пеллет);

отсутствие возможности изготавливать топливо в домашних условиях.

К котлам, рассчитанным на режим тления, относятся приборы марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и т. п.

Отопители сочетают в себе 3 достоинства:

способность долго работать на 1 закладке топлива;

Это вариант для полевых условий, когда отсутствует электроснабжение и ввиду занятости нет возможности часто подкладывать дрова. При помощи заслонки ограничивается поступление воздуха к топливу, и оно вместо горения тлеет, медленно отдавая тепло.

В некоторых моделях, например, марки «Булерьян», дымоход начинается т. н. «экономайзером». Его задача состоит в блокировании тяги при воспламенении топлива (образуется газовая пробка). Этим обеспечивается стабильность режима тления.

Сферы применения: дачный домик, гараж, временные бытовки и производственные помещения в местности с неразвитой инфраструктурой.

Обогревать таким теплогенератором благоустроенное жилище нецелесообразно из-за существенных недостатков:

большого количества дыма;

обильного образования конденсата, представляющего собой едкий кислотный коктейль.

Приборы этого типа рассчитаны на низкие температуры. Поэтому при сжигании в них топлива традиционным способом они быстро прогорают.

Достоинства и недостатки

Система обогрева воздухом обладает рядом преимуществ:

Низкой стоимостью. Вместо дорогих труб и радиаторов используются воздуховоды, которые можно изготовить самостоятельно из фанеры.

Простой конструкцией. Не нужны насос, расширительный бачок, манометр, предохранительный клапан, воздухоотводчик. Вместо дорогой арматуры применяются дешевые заслонки.

Безопасностью. Теплоноситель не замерзает, не закипает, не вызывает коррозию металлических элементов, в нем не образуются воздушные пробки.

Недостаток состоит в том, что короба из-за больших размеров нельзя проложить в готовом доме без нарушения эстетичности дизайна интерьера. Воздушную систему проектируют вместе с домом, закладывая каналы в стенах, между лагами пола и за подвесным потолком.

Рейтинг лучших моделей оборудования от профессора Бутакова

Под этой маркой выпускаются энергонезависимые воздухогрейные котлы, работающие в режиме тления. В линейке 6 моделей, наиболее востребованы 3:

Теплопроизводительность «Студента» при массе в 70 кг составляет 9 кВт. Объем помещения — до 150 куб. м. Топка вмещает в себя 20 л горючего. Сверху расположена варочная плита, есть модификации со стеклянной вставкой. Материал дверцы — сталь или чугун (на выбор заказчика).

Мощность «Инженера» — 15 кВт, масса — 110 кг. Позволяет обогревать площадь до 150 кв. м. Объем топки — 40 л. По требованию покупателя дверца может быть оснащена светопрозрачным экраном.

«Профессор» выделяет в номинальном режиме 40 кВт тепла, что делает его пригодным для обогрева помещения площадью 400 кв. м (при высоте потолка до 2,5 м) или объемом до 1000 куб. м. Масса составляет 230 кг. Топка вмещает в себя 200 л горючего. Угольный вариант поставляется в 2 исполнениях: дымоотводящий патрубок направлен вверх или назад.

Виды топлива для котлов

В зависимости от используемого горючего, теплогенераторы делятся на два типа:

Первые рассчитаны на температуру до 185°С.

Их можно топить:

прессованной бумагой или картоном.

Угольные изготавливают из более толстой и жаростойкой стали. Они выдерживают температуру до 230°С. Подходит любое топливо, но для выхода на номинальный режим необходим уголь или кокс.

Особенности установки

Воздухогрейный котел размещают на бетонном полу или несгораемой подставке. Последняя выступает за контуры прибора на 300 мм в каждую сторону.

Для массивного изделия мощностью свыше 50 кВт сооружается фундамент, не связанный с конструкциями здания, в т.ч. полом.

Минимальное расстояние до стены — 1 м. Если она покрыта огнестойкой штукатуркой (вермикулитовой и т.п.) с толщиной слоя от 25 мм, дистанцию допускается сократить до 0,8 м.

Деревянный пол перед топочной дверцей в радиусе 1,2 м закрывают несгораемым настилом — стальным листом толщиной от 1,5 мм на подкладке из базальтового картона.

Для котлов марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и прочих, ориентированных на режим тления, предпочтителен наружный дымоход. В этом случае вредные испарения конденсата, образующегося в больших количествах, не будут попадать в помещение.

Можно ли сделать воздухогрейный котел самостоятельно в домашних условиях

При изготовлении теплогенератора своими руками заготовкой для топки служит труба большого диаметра или старый газовый баллон. Последний перед раскроем требуется несколько раз промыть. В противном случае остатки газа могут детонировать.

Топку располагают горизонтально и заваривают с тыльной стороны заглушкой с дымоотводящим патрубком. Снизу просверливают отверстия так, чтобы стенка превратилась в колосниковую решетку.

Минимальный диаметр конвекционных труб составляет 60 мм. Эта величина принята с учетом вязкости и теплопроводности воздуха. Трубы устанавливают вертикально по обе стороны вдоль топки в шахматном порядке. Они должны огибать ее и сходиться вверху стрельчатой аркой.

Спереди топку заваривают заглушкой с проемом и петлями для дверцы. Последнюю изготавливают из стального листа.

В дверцу вваривают короткий патрубок с заслонкой, выполненной в виде диска. С ее помощью регулируется подача воздуха. Диск наваривают на прут, продетый в отверстия посреди патрубка. Один его конец делают более длинным и сгибают, так чтобы получилось подобие ручки.

Аналогичную заслонку устанавливают в начальный участок дымохода. Здесь четверть диска вырезают, чтобы ни при каких обстоятельствах канал не был полностью перекрыт. В противном случае существует риск поступления угарного газа в помещение.

Снизу к топке приваривают зольный ящик, собранный из стальных листов. Впереди он тоже оснащается дверцей.

К зольному ящику приваривают ножки из уголка.

Установку заключают в корпус с несгораемой теплоизоляцией из минеральной ваты. Это делает котел безопасным: при случайном прикосновении пользователь не получит сильного ожога.

Вывод

Воздушное отопление удобнее и дешевле водяного. Это предпочтительный вариант для частного дома, но только если тот еще не построен. Существует несколько видов воздухогрейных отопителей. Наиболее экономичны пиролизные.

Принцип работы и особенности работы твердотопливных котлов воздушного отопления

Из всех существующих на сегодняшний день способов обогрева наиболее редким считается воздушное отопление. Несмотря на то, что еще лет 50-70 назад эти системы отопления были популярным и устанавливались массово, сегодня найти такие объекты довольно трудно. Исключением являются камины и традиционные русские печи, которые не являются полноценными системами воздушного отопления.

Из всего того оборудования и устройств, которые работают по тому же принципу, нам наиболее знакомы тепловые пушки, тепловентиляторы и конвекторы. Обогрев, где основная ставка делается на твердотопливные котлы, осуществляющие воздушное отопление сегодня используется в редких случаях. Рассмотрим причины, почему воздушное отопление сегодня не является настолько популярным, как другие виды обогрева. Разберемся с принципом работы воздушного нагревательного прибора, работающего на твердом топливе.

Суть воздушного отопления. Основные преимущества

Система воздушного отопления – это комплекс устройств и приспособлений, тесно взаимодействующих друг с другом. Как и в других способах обогрева, здесь осуществляется передача тепловой энергии, получаемой в результате горения, окружающему пространству, предметам. Существенная разница данного способа заключается в отсутствии теплоносителя, который в большинстве отопительных системы играет роль посредника. Обогрев помещений осуществляется за счет циркуляции нагретого до определенной температуры воздуха.

Существует два вида воздухообмена: естественная циркуляция воздуха и принудительная.

Глядя на горящий камин, можно примерно представить то, как работает воздушное отопление. Однако здесь тепло в результате сгорания дров расходуется не рационально, его большая часть уходит впустую. Принципиально важно заставить нагретый воздух двигаться по воздуховоду и отдавать тепло отапливаемым помещениям. Этим и занимается в системе воздушного отопления, твердотопливный котел.

Основные преимущества, которыми обладает воздушное отопление и нагревательный прибор подобного вида, следующие:

• отсутствие большой инерционности. В сравнении с водяными котлами, воздушный отопительный агрегат прогревается достаточно быстро и таким же образом, быстрее остывает;
• простая и неприхотливая в работе конструкция нагревательных приборов. Невысокая стоимость котельного оборудования, работающего на принципе воздушного обогрева;
• хорошая устойчивость всей системы и нагревательного котла в частности к низким температурам. Отсутствие жидкого теплоносителя позволяет спокойно оставлять отопительное оборудование выключенным на длительное время;
• быстрый и скрытый монтаж. Отсутствие необходимости прокладки системы трубопроводов и установки радиаторов отопления.

В каждом отдельном случае есть над, чем задуматься. Малая инерционность воздушных отопительных агрегатов один из существенных плюсов. При монтаже такого оборудования вам не придется ставить ни буферную емкость, ни тепловой аккумуляторы. Котел выводится на оптимальный режим работы за считанные минуты. Этот же фактор играет немаловажную роль в плане устойчивости оборудования к низким температурам. При отсутствии жидкого теплоносителя вам не стоит бояться размораживания системы в холодный период.

Если говорить о стоимости оборудования, то воздушные котлы на твердом топливе значительно уступают в цене своим собратьям, работающим с водяными системами отопления. Алюминиевые трубы для каналов воздуховода на порядок дешевле материалов и комплектующих, необходимых для оборудования трубопровода в доме.

Для справки: Обогрев жилых помещений таким способом впервые были использован еще в древнем Риме. В домах знатных вельмож, в общественных помещениях использовались воздушные печи, топить которые приходилось дровами.

Циркуляция нагретой воздушной массы осуществлялась естественным образом, за счет действия законов физики. Воздух при нагреве расширяется, возникают конвекционные процессы, приводящие к возникновению естественной тяги. Горячий воздух распространяется, а его место занимает новая порция свежего, прохладного воздуха. Еще в древности было обнаружено огромное значение вентиляции для достижения большей эффективности отопительных мероприятий. Интенсивность горения и движение нагретых воздушных масс напрямую зависит от возможности притока и оттока. Чем больше тяга, тем выше интенсивность горения и соответственно нагрев воздуха. Тяга уменьшается, интенсивность всех процесс замедляется.

Сегодня вместо примитивных воздушных печей пришли нагревательные приборы, работающие на твердом топливе. Воздушные твердотопливные агрегаты способны эффективнее и качественней осуществлять нагрев воздушной массы для отопления помещений. Современные модели отличаются высоким КПД, экономичны и удобны в эксплуатации. Система воздушного отопления считается незаслуженно забытой.

Важный технический аспект

Основной причиной такого отношения к воздушному отоплению стали технологические требования, с которыми связана организация отопительного процесса. Существует один технический нюанс воздушного отопления, который со временем перерос в явный недостаток.

Ваш отопительный котел находится в котельном помещении и для того, что бы теплый воздух попал в другие помещения, необходимо иметь развитую систему воздуховода. Не всегда есть физическая и конструктивная возможность проложить на ограниченном пространстве достаточно крупные по сечению каналы воздуховода.

Принцип работы воздушного отопления не сложный. Основной процесс протекает простым и нехитрым способом. С системой вентиляции твердотопливного воздушного котла вопрос еще решить как-то можно, расположив основные коммуникации под потолком. Приток горячего воздуха обеспечивается за счет нижнего расположения воздуховода. Благодаря разнице температур теплого и холодного воздуха происходит конвекция, осуществляется замена воздушных масс. Другими словами, при существующем сквозняке в помещении, можно достичь желаемого эффекта. Понравится ли вам дома постоянные сквозняки или нет, решать вам.

Другая, не менее важная деталь, которая вытекает из физического свойства воздухообмена, на которую следует обратить внимание – это нижнее расположение воздуховодов. Обычно для этих целей воздушные каналы укладывают подпол, между лагами, или воздуховод оборудуют непосредственно в стеновых панелях. При переоборудовании помещения или замены коммуникационных линий, необходимо брать во внимание наличие в конструктивных элементах здания воздушных каналов. В этом кроется главный конструктивный недостаток, которым отмечена система воздушного отопления.

Важно! Нижнее расположение воздуховода позволяет использовать естественную циркуляцию. При варианте с верхним расположением воздушных каналов, потребуется установка нагнетателя для принудительной циркуляции и увеличения скорости воздушного потока.

Твердотопливный котел – основной источник тепла. Принцип работы

Каким мы себе представляем твердотопливный котел за счет, которого функционирует домашняя система отопления? Это привычный для многих нас нагревательный прибор пиролизного типа. За счет сжигания, сначала топлива, а потом горючего древесного газа, происходит интенсивное выделение тепла от взаимодействия, с которым нагреваются теплообменник. Точнее сказать воздухообменник. Нагретый до определенной температуры в трубах теплообменника, воздух циркулирует по системе каналов, обогревая внутренние помещения.

Такой нагревательный прибор можно установить практически в любом месте жилого дома или другого помещения.

На заметку: сегодня выпускаются модели твердотопливных агрегатов воздушного отопления, дизайн и внешний вид которых позволяет им удачно вписываться в интерьер жилых помещений.

При желании владельца дома, воздух может распространяться по воздуховоду естественным образом или под действием нагнетателей, что существенно увеличивает скорость и плотность воздушного потока. Котел имеет, как правило, просторную топочную камеру, где сгорает топливо. Топка имеет специальный люк, через который загружаются дрова. На дне камеры сгорания стоит колосниковая решетка, на которой размещается топливо и осуществляется непосредственно само горение. Как и в других твердотопливных агрегатах, в нижней части конструкции размещен подзольник – ящик для сбора золы и крупных остатков недогоревшей древесины.

Устройство воздухогрейного котла

Если предпочтение отдается пиролизному способу сжигания топлива, тогда необходим котел, оснащенный двумя камерами сгорания. В одном отделении в результате тления топливной массы осуществляется интенсивное выделение древесного газа. Во второй топке легколетучие горючие соединения, вступая в реакцию с кислородом, воспламеняются, выделяя огромное количество тепловой энергии. Данный способ отличается экономным расходом топлива. В процессе сжигания дров практически не остается крупных остаточных фрагментов. Система воздушного отопления с твердотопливным котлом пиролизного типа отличается не только быстрым и качественным нагревом помещений, но и высокими эксплуатационными характеристиками.

Нагреваемый воздух скапливается в пространстве между корпусом нагревательного агрегата и топливником (топочной камерой). Это и есть в данном случае теплообменник.

За счет притока воздуха, стенки топочной камеры постоянно омываются новыми потоками воздуха. И первичный и вторичный воздух используется для нагрева. Благодаря пиролизу в котле основную работу выполняют первичный и вторичный воздух. Первичные воздушные массы являются основным источником тепла. Воздух, поступающий снаружи, т.е. предварительно прогревается, для уменьшения тепловых потерь, а уже потом поступает в топку. Вторичный воздух – это газо-воздушная смесь, состоящая из воздуха и горячих продуктов горения.

На заметку: твердое топливо в большинстве случае сгорает на 90%. Остальные 10% представлены в виде мельчайших частиц, входящие в состав дыма. Основное преимущество вторичного воздуха заключается в том, что он уже обладает высокой температурой. Для достижения необходимой температуры не требуется дополнительный подогрев. За счет такого воздухообмена достигается высокая теплоемкость работающего агрегата, увеличивается КПД отопительной техники.

Отбор вторичных воздушных масс осуществляется из самой верхней части воздуховода. Интенсивность забора регулируется положение заслонки. Интенсивность горения на данном оборудовании определяет объем подачи воздуха в топочное отделение. Больше воздуха, интенсивнее горение. Подача воздуха в простых моделях осуществляется в ручном режиме, за счет естественного притока воздуха. В дорогих моделях для этой цели используется вентилятор, включающийся и выключающийся автоматически. Такие вентиляторы называются дутьевыми. Что бы добиться максимально возможного эффекта работы котла на дымоход устанавливается дымосос, задача которого состоит в улучшении вывода из топочной камеры остаточных продуктов горения.

На сегодняшний день в продаже представлены воздушные агрегаты на твердом топливе различной степени оснащенности. В состав большинства моделей входят такие системы:

• розжиг;
• система регулировки процесса горения (датчики температуры, заслонки, нагнетатели);
• механизмы и приспособления, осуществляющие подачу топлива.

За счет взаимодействия всех систем котел позволяет регулировать температуру обогрева в помещениях.

Особенности системы воздушного отопления

Система воздушного отопления имеет свои технические особенности и нюансы, которые необходимо учитывать во время монтажа. Ориентировочно берутся следующие значения для расчетов:

• средний расход воздуха на автономную систему отопления составляет 1000-4000 м 3 /час;
• давление в системе должно составлять 150 Па;
• мощность воздухогрейного котла (в зависимости от модели и типа);
• величина тепловых потерь в жилых помещениях.

Расчеты осуществляются для того, что бы добиться максимально возможного эффекта от работающей системы отопления. Отсутствие точных расчетов может привести к следующим негативным последствиям:

• перегрев нагревательного прибора:
• вибрация воздуховода, дополнительные технические шумы;
• постоянные сквозняки внутри здания.

Длина основного воздуховода должна быть не более 30 м. Ответвления не должны быть длиннее 15 метров. Для работы домашней системы отопления достаточно твердотопливных воздушных котлов мощностью 10-50 кВт. Большие по площади помещения с обширным внутренним пространством требуют установки агрегатов куда большей мощности (до 1 МВт). Крупные промышленные здания, торговые центры и помещения социально-городской инфраструктуры, как правило, отапливаются воздушными твердотопливными аппаратами большой мощности (до 5-10 МВТ).

Важно! При выборе модели, начиная от простейшей (тип Буллерьян) до самых сложных и мощных агрегатов пиролизного типа, необходимо обеспечить механизм регулировки интенсивности горения топлива.

Существующие автоматические системы передвижения заслонок позволят вам существенно повысить безопасность котельного оборудования, снизят вероятность перерасхода топлива.

Заключение

Котлы, работающие на твердом топливе, сегодня снова становятся интересны широкому кругу потребителей. Основное преимущество, которым они обладают, экономичность и простая эксплуатация, являются главными козырями подобной техники. Для частных и загородных домов сегодня гораздо проще оборудовать систему воздушного отопления. Отсутствие сложных дополнительных механизмов и приборов, удобная регулировка процессами, делает такие агрегаты очень удобными и практичными в эксплуатации.

Воздушные нагревательные агрегаты, в отличие от водогрейных котлов, обладают на порядок большим эксплуатационным ресурсом. В плане безопасности, такая техника выглядит предпочтительнее.