Твердотопливный котел с термоэлектрическим нагревателем ТЭН: устройство и принцип работы

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.

Выбор котла для дачи

Основные разновидности

Модель, работающая на пеллетах

Как правило, котлы отопления твердотопливные для дачи классифицируют по типу используемого топлива. Чтобы облегчить вам анализ вариантов, основные сведения были собраны в виде таблицы:

Разновидность	Особенности
Угольные	Подходят для дач, которые отапливаются не только в осенний, но и в зимний период. Обладают высокой производительностью. Объем запасаемого топлива может быть значительно меньшим по сравнению с объемом дров на аналогичный период времени.
Дровяные и пеллетные	Один из наиболее доступных видов оборудования: и древесина, и пеллеты, и сами котлы стоят относительно недорого. Большинство моделей рассчитано на сжигание дров определенной влажности (как правило, не выше 10%), так что запасенную древесину перед использованием придется просушивать в специальном помещении. Установка специального бункера для пеллет или щепы облегчает уход за котлом: достаточно один раз загрузить порцию горючего материала, и два-три дня агрегат будет обогревать помещение в автономном режиме.
Пиролизные	Рассчитаны на сжигание твёрдых органических отходов. Отличаются значительной экономичностью, поскольку могут использовать самое дешевое топливо.

Схема тепловых потоков в пиролизном котле

При подходе к вопросу выбора технологии с практической точки зрения наиболее важным будет фактор доступности. Если в вашем регионе ведутся лесозаготовки, то лучше всего приобретать именно дровяную модель. В регионах с развитой горной промышленностью обычно нет недостатка в угле, потому и стоимость его будет ниже – соответственно, эксплуатация угольной модели обойдется дешевле.

Параметры подбора агрегата

Если с топливом мы определились, то дальнейшая инструкция по подбору котла на дачу будет касаться особенностей его функционирования:

Для большой дачи нужно приобретать мощное отопительное оборудование

• Мощность оборудования. Этот параметр является ключевым, поскольку от него будет зависеть, справится ли отопительное оборудование с обогревом помещения в холодное время года. Так, если вы планируете использовать обогреватель и зимой, то его производительность нужно рассчитывать по соотношению 1 кВт*ч на 10 м2.

Обратите внимание! Эта величина справедлива для домов со стандартной теплоизоляцией и потолками не выше 3 м, расположенных в средней полосе РФ. Расчет производительности котла для северных регионов, а также для зданий с дополнительными теплоизоляционными контурами лучше доверить профессионалам.

• Энергозависимость. Для эффективного использования отопительного оборудования при отключении электроэнергии нам придется приобретать недешевый генератор. Вот почему для дач обычно покупают котлы с простым регулирующим механизмом, работа которого не зависит от наличия напряжения в сети.
• Объем загрузки топлива. Здесь все просто: чем больше бункер, тем реже нам придется подходить к аппарату и добавлять в топку горючее. Если вы пользуетесь дачей только изредка, то можно приобретать и модели с одной топкой и по 5-6 раз в день закладывать порцию дров. А вот для постоянного пребывания лучше немного переплатить за систему автоподачи.

Чем больше бункер, тем меньше забот!

• Наличие второго контура. Если котел будет использоваться как основной источник тепла, то вполне логичной будет установка модели с водогрейным баком. Так мы не только обеспечим комфортный микроклимат в доме, но и получим источник горячей воды для душевой и хозяйственных нужд.

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.

Тт котлы с трубчатыми нагревательными элементами что необходимо знать

Основными требованиями, которые хозяева современных коттеджей предъявляют к проектируемым отопительным системам своего дома, являются надежность, бесперебойная работа и экономность. В большинстве случаев выполнение данных условий зависит от варианта топлива, применяющееся для получения тепла.

Известно, что наиболее эффективным видом топлива считается сетевой газ. Однако что же делать, если магистраль газопровода еще не подведена к тому участку, где предполагается или уже возведен дом? В данном случае часто устанавливают универсальный котел, который будет работать сразу от нескольких источников энергии.

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.

Твердотопливный котел с электрическим тэном

Твердотопливный котел с электрическим ТЭНом оптимален для использования в регионах, где отсутствует централизованное газоснабжение. Основное преимущество оборудования заключается в возможности использовать два альтернативных вида энергии. Отопительные агрегаты функционируют как на твердом топливе, так и отапливают помещение с помощью встроенных электротенов.

Основой механизма является камера сгорания для твердого топлива, в качестве которого могут использоваться:

• Уголь.
• Дрова.
• Торфяные брикеты.
• Древесные опилки.

Сегодня можно купить отопительное оборудование в различных модификациях. В одних моделях водяной контур может располагаться сверху топки, в других — вокруг нее. КПД для обоих вариантов является высоким. Данный критерий не оказывает влияния на цену оборудования.

Зола, которая образуется в результате сгорания твердого топлива, в большинстве агрегатов ссыпается через решетку в зольник. Оттуда она легко удаляется по мере наполнения емкости.

Электротен, работающий от сети, автоматически включается, в случае снижения теплоотдачи камеры сгорания. Большинство современных моделей оснащено автоматическим управлением, позволяющим устанавливать различные температурные режимы, в зависимости от сопутствующих условий.

К основным преимуществам твердотопливного котла с электрическим ТЭНом относят:

• Высокие прочностные характеристики. Котлы изготавливаются из особо прочных материалов — жаропрочная сталь, чугун.
• Возможность работы от двух независимых энергоносителей. При отсутствии одного, оборудование автоматически переключается на другое и продолжает обогревать помещение в заданных температурных параметрах.
• Простое управление. Многие доступные по цене модели имеют дистанционное управление. Температурный режим водяного контура задается при помощи пульта управления ТЭНом.
• Возможность подключения к котлу единовременно до нескольких систем. Это позволяет при помощи одного агрегата отапливать несколько независимых помещений (дом, гараж, баня и т.д).
• Экономичность. После того, как при помощи твердого топлива достигнуто оптимальная температура в помещении, включенный ТЭН позволит поддерживать тепло в заданных параметрах. Это позволяет оптимально расходовать используемые энергоресурсы.

В нашем интернет-магазине представлен широкий выбор твердотопливных котлов, оснащенных электротеном. Среди широкого ассортимента легко подобрать и купить подходящий агрегат.

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.

Твердотопливный котел и электричестве специфики устройства

Изначально наименование публикации смотрится противоречиво (курьёзно), как будто каменный век хотят связать с научно-технической революцией 20 века. Но проблема, с которой встречаются владельцы дома, отапливающие своё жильё или дом на даче, прибегая к сжиганию твёрдого топлива, принуждает улучшать обыкновенные котлы и создавать их модифицированные гибриды – электро тт котлы.

Первая задача, преследуемая в данных агрегатах, — это не допустить процесс размораживания отопительные системы при низкой температуре. Когда котёл очень долго не находится в эксплуатации, а тепловой носитель находится в отопительном контуре. Можно решать данный вопрос, изменяя с тепловым носителем. К примеру, произведя замену воды в системе на антифриз или добавив присадки, уменьшающие криогенный порог замерзания для носителя тепла. Эти варианты решают установленную задачу, однако стоимость данных шагов по выходу из ситуации очень большая.

Особенности конструкции агрегата

Внешне устройство электро-дровяного котла практически не отличается от традиционного твердотопливного теплогенератора. Только в одном месте, где под обшивкой и теплоизоляцией расположена водяная рубашка агрегата, имеется специальное отверстие, из которого видны контакты для подключения электрических проводов. В действительности комбинированная установка имеет топку для загрузки твердых видов топлива, зольную камеру с заслонкой, через которую проходит воздух для горения, и колосниковую решетку.

Бытовые комбинированные котлы на дровах и электричестве могут быть оборудованы как водотрубным теплообменником, так и дымогарными трубами. Некоторые модели снабжаются и варочными панелями, находящимися в верхней части камеры сгорания. То есть, это полноценные твердотопливные установки с КПД 75—85%. Но в них есть одна особенность конструкции: одна из стенок топки, являющаяся внутренней обшивкой водяной рубашки, имеет сложный профиль, выполняемый с помощью холодной штамповки. Благодаря этому профилю в пространство между внутренней и наружной обшивкой рубашки помещается один или несколько ТЭНов. Это частный случай схемы, по которой изготавливаются электро-дровяные котлы отопления, ТЭНы могут встраиваться в котловой бак и другими способами.

Когда по какой-либо причине котел не может функционировать на основном топливе – дровах, то он автоматически переходит на электричество и наоборот, при розжиге топки электронагреватели отключаются.

Описание работы котла

Управление ТЭНами осуществляет электрический блок, а интенсивность горения твердого топлива регулирует термостат подачи воздуха, открывая цепочкой заслонку зольной камеры под определенным углом. То есть, функции управления электрической и твердотопливной части отопителя разделены. Если же воздух в топку подается принудительно вентилятором, то обе части контролирует автоматика для дровяного котла. В первом случае алгоритм работы следующий:

После подключения теплогенератора к сети в работу включается электронагреватель. На пульте управления устанавливается температура теплоносителя и ТЭН начинает подогревать воду в автоматическом режиме. Температуру лучше устанавливать на 10—15 ºС ниже рабочей.

В это время в камеру сгорания загружается топливо и происходит его розжиг. С этого момента разогрев теплоносителя происходит совместно, если принудительно не отключить электронагреватели.

Достигнув выставленной на пульте температуры воды, ТЭНы отключаются и до рабочей температуры теплоноситель греется дровами.Интенсивностью горения управляет термостат с цепным приводом, и как только вода достигает рабочей температуры, он перекрывает подачу воздуха.

Когда комбинированный котел сожжет свое основное топливо и новой загрузки не последует, теплоноситель начнет остывать и в определенный момент сработает датчик электрического блока и он включит в работу нагреватели, которые будут поддерживать температуру воды до следующей закладки дров.

Алгоритм работы с вентилятором подачи воздуха и единым электронным блоком аналогичен вышеописанному, только процесс настройки оборудования упрощается. При этом теряется энергонезависимость твердотопливной части агрегата.

Благодаря своей конструкции и принципу действия электро-дровяные отопительные котлы для частного дома приобретают некоторые преимущества, несвойственные обычным твердотопливным агрегатам:

1. На внутренних стенках топки не возникает конденсат вследствие поступления из обратного трубопровода холодной воды, поскольку котловой бак постоянно подогревается ТЭНом.
2. Как следствие, система обогрева здания может присоединяться к источнику тепла напрямую, без организации малого контура и смесительного узла с трехходовым клапаном.
3. Теоретически КПД комбинированного водонагревателя повышается до 97—99% в то время, когда действует электрический обогрев, а главная топка не функционирует.

В то же время универсальность агрегата не избавляет от недостатков, присущих обоим видам отопителей по отдельности. Это инерция, которая выражается в невозможности сразу прекратить нагревание теплоносителя при достижении максимальной температуры.

Другой недостаток – относительно невысокая мощность электрической части, значительно повысить ее не даст устройство водяной рубашки, в нее невозможно встроить много электронагревателей. По этой причине мощность электрических нагревателей равна мощности дровяной камеры сгорания в диапазоне 6—25 кВт. Если требуется более высокий показатель, то электроэнергия будет служить только в качестве подогрева и сможет поддерживать температуру теплоносителя на каком-то определенном уровне.

Твердое топливо и электричество – предыстория такой комбинации

Все нам хорошо знакомы ситуации, которые возникают при эксплуатации котельного оборудования в частном доме. При централизованном газовом снабжении человеческий фактор сведен практически к нулю, тогда как эксплуатация отопительной техники на твердом топливе требует к себе постоянного внимания. Решить проблему установкой одной лишь автоматики, не удастся.

Прекрасные технологические возможности, экономичность и практичность в эксплуатации, характеристики, которые сегодня заслуженно можно отдать твердотопливным нагревательным агрегатам. Все бы ничего. Однако существует один существенный недостаток, который может омрачить идиллию и комфорт в вашем доме. Закончился запас топлива, прогорели дрова в топке и что? Котел вынужден невольно останавливаться. Если имеется тепловой аккумулятор, ситуация не так катастрофическая. Накопленная в баке горячая вода будет расходиться по системе отопления, поддерживая на какое-то время необходимую температуру в доме.

А если речь идет о дачном доме, где между визитами хозяев проходит довольно много времени. Остановившийся котел, растраченный теплоноситель из бака-накопителя поставят всю систему в технологический коллапс. В зимний период такая ситуация чревата размораживанием всей системы отопления – ЧП, последствия которого устранить за короткое время не получится. Что бы подобного ни случилось, используется запасной вариант подогрева теплоносителя в системе. Роль предохранителя в данном случае лучше всего доверить электронагревательным приборам. Электричество в сети есть практически всегда, независимо от того, есть дома хозяева, или нет.

Важно! Работающий на твердом топливе котел выполняет основную работу по подогреву теплоносителя, обеспечения обитателей дома горячей водой. Полученные результаты достигаются за счет большой мощности оборудования и особенностей обвязки твердотопливных агрегатов. Электричеству в данном случае отводится вспомогательная роль. Электрическая часть имеет ограниченную мощность.

Электронагревательные элементы способны поддерживать работоспособность отопительной системы на оптимальном уровне. Закончились в топке дрова, система сама переходит на электропитание. Нередки случаи, когда оба источника нагрева работают в тандеме, по очереди подменяя друг друга. Нам хорошо знакома ситуация, когда за ночь прогорает очередная закладка дров, а к утру дом начинает остывать и горячая вода в кране еле теплая.