Котел на твердом топливе и электричестве: особенности устройства

Изначально название статьи выглядит противоречиво (курьёзно), словно каменный век хотят связать с научно-технической революцией XX века. Но проблема, с которой сталкиваются домовладельцы, отапливающие своё жильё или дачный дом, прибегая к сжиганию твердого топлива, вынуждает совершенствовать привычные котлы и создавать их модифицированные гибриды – электро твердотопливные котлы.

Основная задача, преследуемая в этих агрегатах, — это предотвратить процесс размораживания системы отопления при минусовых температурах. Когда котёл длительное время не эксплуатируется, а теплоноситель присутствует в контуре отопления. Можно решать этот вопрос, варьируя с теплоносителем. Например, произведя замену воды в системе на антифриз или добавив присадки, понижающие криогенный порог замерзания для теплоносителя. Эти варианты решают поставленную задачу, но цена этих шагов по выходу из ситуации достаточно высока.

Обычный твердотопливный котел с электрическим тэном

Приведённая выше проблема имеет альтернативное решение, получившее распространение в последнее время. Этим решением являются усовершенствованные твердотопливные котлы с электрическими тенами. Для того чтобы уяснить как это сочетается в одном агрегате, достаточно вспомнить как устроен обычный котёл для сжигания различных видов твердого топлива: древесины и угля, торфяных брикетов и древесных гранул (отопление на пеллетах). В нижней части котла располагается зольник. Над ним возвышается собственно топка, а венчает конструкционное нагромождение – бак теплообменника.

Процесс горения в топке вызывает нагрев теплоносителя. Расширение нагреваемой жидкости приводит к естественной циркуляции теплоносителя в контуре отопления. Для этого подающий патрубок (подача) несёт теплоноситель к приборам отопления по нисходящей наклонной, а возвращается жидкость в котёл через обратный трубопровод (обратку) с этой же характеристикой уклона.

Безостановочная эффективная циркуляция обеспечивается отсутствием воздушных пробок в отопительном контуре и непрерывностью процесса горения. После затухания котла гравитационный круговорот теплоносителя постепенно замедляется.

Критическое значение температуры жидкости (устанавливается заранее) задействует в работу терморегулятор. Он даёт команду на включение термоэлектрических нагревательных элементов, вмонтированных в бак с теплоносителем, и циркуляция в системе возобновляется только в замедленном режиме. Такова принципиальная схема работы, на которую обречён котел электрический и твердотопливный, выполненный в едином корпусе.

Какие особенности имеет котел электрический и на твердом топливе

При покупке комбинированного котла твердое топливо — электричество необходимо детально знакомиться с описанием эксплуатационных режимов его работы. Нужно убедиться, что котел на твердом топливе и электричестве не требует включения термоэлектрических нагревательных элементов вручную, потому как это создаст в дальнейшем дополнительные трудности.

Таким образом, конструктивные расхождения у котлов двух типов сводятся к врезке нескольких нагревательных элементов. Внутри тэнов размещена проволочная спираль из сплава, обладающего высоким удельным сопротивлением (читайте также: «ТЭНы для радиаторов отопления: комфортный обогрев»). Эти трубчатые нагреватели дополняются термостатическим выключателем. Поэтому котел твердотопливный с электротеном для отопления незначительно дороже в цене по сравнению со своим предшественником.

Мощность термоэлектрических нагревательных элементов, которые монтируются в котлы на твердом топливе и электричестве, значительно меньше номинальной мощности, выдаваемой котлами при загрузке твердым топливом. Они не становятся полномасштабной теплогенерирующей установкой, а выполняют функцию по поддержанию контура отопления в режиме, исключающем его замерзание при низкой (минусовой) температуре в помещениях.

Как правило, суммарная мощность тэнов не превышает даже трети тепловой производительности отопительного агрегата. Электрические нагреватели такого номинала не требуют питания от трёх фаз и подключаются к электрической сети с напряжением 220 В. Неукоснительно должно соблюдаться условие подключения их непосредственно к счётчику через отсекающий автомат. Запрещается использование в цепи этого подключения бытовых вилок и розеток, рассчитанных, как правило, на ток в 16 ампер. Можно сделать вывод, что в монтаже электро твердотопливные котлы отопления отличаются только дополнительными манипуляциями с кабелем для питания нагревательных элементов. Читайте также: «Самодельные твердотопливные котлы».

Следует отметить, что нагревательные элементы чаще всего встраиваются в твердотопливные котлы, бак которых для теплоносителя изготовлен из листовой стали. Сталь позволяет вырезать отверстия требуемого размера и герметично закрепить тэны и термостат. «Рубашка», заполненная жидкостью в чугунном твердотопливном котле, значительно усложняет выполнение этих действий и создаёт дополнительные риски для прочности и надёжности чугунного корпуса. Чтобы переоборудовать чугунные твердотопливные котлы под комбинированные агрегаты необходимо предусмотреть функциональные отверстия для установки электрического оборудования на этапе литья форм агрегата.

Требования пожарной безопасности к монтажу комбинированных котлов

Существуют твердотопливные котлы, включающие в себя и поверхности для приготовления пищи. Это достаточно удобно для дачи, так как отпадает необходимость расходовать дополнительную энергию для стряпни (детальнее: «Отопительные твердотопливные котлы для дачи»). Предъявляются жёсткие требования, обусловленные соображениями пожарной безопасности, к монтажу отопительных комбинированных котлов. Прежде всего, это удалённость от стен, декорированных или сооружённых из горючих материалов, на 50 см. Котлы устанавливаются на термостойкое основание. Если это деревянный пол, то предварительно укладывается толстый металлический лист, который устойчив к деформации при температурных перепадах.

Пристальное внимание уделяется оборудованию дымохода. В стенах и потолке под него монтируется короб и заполняется базальтовой ватой. Деревянные поверхности нельзя располагать к сэндвич-трубе ближе, чем на 15 см. Также допускается защита воспламеняющихся поверхностей оцинкованными листами с подкладкой, выполненной из асбестового полотна.

Пример отопления частного дома, подробное видео:

Альтернативные способы избежать заморозки системы

Длительная эксплуатация твердотопливных котлов, оборудованных электрическими нагревателями, предполагает нюансы в их обслуживании. Становится недостаточным только чистить котёл от наслоения продуктов сгорания (сажи) и проверять каналы для отведения дыма. Требуется также регулярно осматривать тэны, которым свойственно при длительном использовании обрастать накипью и приходить в негодность (перегорать).

Пренебрегая проверкой состояния нагревательных элементов, можно навлечь на себя опасность сбоя, который нанесёт сокрушительный удар по системе отопления: разорвёт льдом радиаторы, деформирует трубопроводы и также нарушит герметичность бака котла.

Твердотопливный котел с электротенами: преимущества и недостатки

Разновидности котлов на твердом топливе

Как известно, одно из главных свойств отопительного котла для дачи, которое обязательно нужно учитывать при выборе той или иной модели – это эффективность работы (детальнее: «Как и какой твердотопливный котел выбрать: выбор и сравнение»). Этот параметр напрямую зависит от того, какой вид твердотопливного котла планируется эксплуатировать, так как топливо совершенно по-разному прогорает в разных конструкциях. Поэтому следует более подробно остановиться на типах ТТК.

Котел для дачи на дровах

Котел для дачи на дровах – оптимальный вариант для установки системы отопления в своем загородном доме.

При выборе котла на дачу, следует учесть следующие аспекты:

• С какой скоростью котёл расходует топливный материал;
• Имеется ли возможность в будущем подключить к данному котлу систему ГВС;
• С какой скоростью выбранная модель нагревает отдельное помещение и всю площадь дома;
• Удобно ли эксплуатировать данное оборудование в условиях загородного проживания.

Твердотопливные котлы длительного и прямого горения

1. В механизмах, работающих посредством прямого горения, процесс передачи тепла происходит во время горения расходного материала, что и объясняет необходимость постоянного поддерживания горения. В этих устройствах расход топлива является высоким, при этом коэффициент производительности далек от идеального. Кроме того, эти котлы не автоматизированы.
2. Котлы прямого горения передают тепло во время тления топлива, а не прямо от пламени. Благодаря способу верхнего горения это оборудование способно обеспечить помещение постоянным теплом. Способ подачи материала для горения является ручным, а время для разогрева таких приборов является длительным.

Котлы для дачи

Обычно, загородные дома не имеют доступа централизованным коммуникациям, а в большинстве случаев, отсутствует даже доступ к газовой магистрали. Именно поэтому котлы для дачи – это идеальный вариант для системы отопления своего загородного дома. Ведь в качестве топлива для такого котла в большинстве случаев подойдут не только дрова, но и уголь, торфяные брикеты и так далее. Такой котел сохраняет более девяноста процентов тепловой энергии и отдает её на обогрев всего дома, а не отправляет их в “трубу” и при этом потребляет гораздо меньшее количество топлива.

В зависимости от конструкции, система горения в нем устроена таким способом, что подкладывать следующую порцию дров, или торфяных брикетов в бункер придется через достаточно продолжительный промежуток времени. Благодаря этому, освобождается большой промежуток времени на постоянную подкладку топливного материала, как это бы происходило в “русской печке” или камине. Следить за такой конструкцией практически не нужно. Требуется только соблюдать порционность подачи горючего материала в бункер и не перегружать его, стараясь запихнуть туда как можно больше.

Котлы пиролизного и пеллетного типа

1. Коэффициент производительность ТТК пиролизного горения является очень высоким. Функционирует он посредством выделения горючего газа, производимого при нагревании при большой температуре. Эти газы поступают в особую часть котла, где и происходит их сгорание. Нельзя не отметить, что такие твердотопливные котлы для отопления дачи и иных жилых помещений работают так, что топливо прогорает практически без остатка, при этом обустраивать сложную систему дымохода не придется, поскольку вывод продуктов горения осуществляется посредством нагнетающего вентилятора. Среди недостатков пиролизного оборудования – большая стоимость, а также необходимость применения исключительно хорошо просушенного топлива. Показатель влажности для древесины в этом случае не должен превышать 20%, иначе производительность котла существенно снизится.
2. Наиболее функциональной является система пеллетного котла, где источником тепла являются специальные топливные гранулы (пеллеты). Контролировать работу этого механизма практически нет необходимости, так как подача топлива и розжиг в них являются автоматическими. Периодически требуется лишь добавлять топливный материал. Более того, КПД таких котлов является очень высоким, что объясняется дожиганием газов в системе и использованием дополнительного тепла.

Виды комбинированных котлов

Все дело в том, что найти равнозначную замену газу очень сложно. Все имеющиеся альтернативы по тому или иному признаку заметно уступают газовому отоплению:

• Твердотопливные котлы требуют регулярного заполнения топки, кроме того, топливо для них надо где-то хранить и регулярно пополнять;
• Теплоагрегаты, работающие на электричестве, полностью лишены указанных недостатков, однако их никак нельзя признать экономичными. К тому же перебои в энергосетях – далеко не редкое явление, в особенности в сельской местности;
• Дизельное топливо как минимум не дешевле электричества, да и по соображениям безопасности является, пожалуй, не самым лучшим выбором;
• Другие экзотические источники: отработанное масло, мазут, солнечные батареи – обычно недоступны в необходимых количествах для рядового пользователя.

Довольно удачным решением задачи по созданию оптимального теплоагрегата для объектов, не имеющих центрального газоснабжения, стали комбинированные котлы. В зависимости от ситуации и текущих потребностей они могут работать на разных сортах топлива и без особых проблем переходить с одного его вида на другой. Одним из наиболее популярных типов таких устройств является твердотопливный котел с тэном.

Котлы из стали

Стальные ТТК, как правило, обладают очевидными преимуществами, такими как доступная цена и небольшой вес. Но в то же время у твердотопливных котлов длительного горения есть один большой минус – малый эксплуатационный срок. Кроме того, если такие агрегаты монтируются в открытых системах отопления, это также способствует более быстрому износу оборудования.

Объясняется это тем, что теплоноситель имеет в своем составе кислород, который, как известно, является одной из причин появления на механизме коррозии. Все эти факторы, негативно влияющие на процесс работы, снижают срок службы котлов до 10 лет.

Но в тех приборах, циркуляция в которых является принудительной, активно действующий кислород не появляется. Благодаря этому их эксплуатационный срок увеличивается и составляет примерно 20 лет.

Альтернативные способы избежать заморозки системы

Долгая работа котлов на твердом топливе, оснащенных работающими от электричества нагревателями, предусматривает маленькие детали в их обслуживании. Становится недостаточным только очищать котёл от наслоения газообразных, жидких и твердых веществ (сажи) и проверять каналы для отведения дыма. Требуется также систематически смотреть трубчатые нагреватели, которым присуще при долгом применении обрастать накипью и приходить в непригодность (перегорать).

Пренебрегая проверкой состояния ТЕНОВ, можно навлечь на себя опасность сбоя, который нанесёт сокрушительный удар по системе обогрева: разорвёт льдом отопительные приборы, деформирует магистрали из труб и также нарушит непроницаемость бачка котла.

Преимущества твердотопливных агрегатов с электротэнами и недостатки

Обычный котел на дровах или на угле, установленный у вас дома или на даче всем хорошо. Существует единственный минус, о котором хозяевам приходится умалчивать. Проблема заключается в постоянной необходимости подкармливать отопительный агрегат топливом. Электротэны, установленные в котел, способны кардинально улучшить сложившуюся ситуацию, взяв на себя часть работы в бесконечном процессе. С такими приспособлениями вам не придется регулярно наведываться в котельную и контролировать процесс сжигания топлива.

Важно! Рассчитывать на полноценный обогрев жилого здания и обеспечения горячей водой при работающих электронагревательных элементах, не стоит. Электричество в данном случае является временным источником тепловой энергии. Допускать большие перерывы в работе основной части котла, значит поставить себя перед фактом больших расходов за потребляемую электроэнергию.

Какие же преимущества вы получаете, установив у себя дома комбинированный твердотопливный котел:

• автономная работа всей домашней системы отопления;
• увеличенный промежуток времени между загрузками топлива в камеру сгорания;
• защита водяной системы отопления от размораживания при низких температурах.

Что касается технологических преимуществ, то твердотопливные агрегаты, оснащенные электронагревательными приборами, обладают следующими возможностями:

• отсутствие образования конденсата на внутренних стенках топочной камеры ввиду постоянного подогрева теплообменника электротэнами;
• при постоянной поддержке необходимой температуры теплоносителя, нет необходимости монтировать запасной контур и ставить термосмесительный клапан;
• за счет работы электроприборов, КПД отопительного твердотопливного котла повышается до 95%.

Универсальность является главным преимуществом подобной техники, однако подобные преимущества имеют и обратную сторону. Комбинация обоих типов нагревательных элементов в одном устройстве приводит к значительному удорожанию модели. В сравнении с традиционными твердотопливными агрегатами, такие котлы на порядок дороже. Однако если вы хотите получить спокойствие и комфорт, цена не станет сдерживающим фактором.

Второй аспект, который может отпугнуть потребителя от подобного котельного оборудования, заключается в технологичности прибора. Большая инерционность отопительного котла является характерной, как для твердотопливного агрегата, так и для его электрической части. Невысокая мощность электротэнов является основным фактором, препятствующим вашему выбору. Как правило, при основной мощности в 50 и более кВт, электрические нагреватели выдают всего 6-24кВт. Как правило, суммарная мощность электрических термонагревателей не больше 1/3 от максимальной мощности твердотопливного котла.

На заметку: Котлы, оборудованные более мощными электронагревательными приборами, стоят дороже, и расход электроэнергии в данном случае будет значительный. Такие комбинированные котлы удобны в эксплуатации, но совершенно не рентабельны в качестве источника тепла для системы отопления.