Твердотопливные котлы отопления

Твердотопливные котлы отопления

Твердотопливные котлы – один из популярных видов теплогенераторов, служащих базовым элементом системы водяного отопления. Агрегаты, работающие на твердых сортах топлива, пользуются наибольшим спросом в регионах со слабым уровнем газификации и легким доступом к дровам, углю, брикетам, отходам деревообрабатывающей промышленности.

По величине затрат на топливо твердотопливные котлы уступают газовым котлоагрегатам, но выгодно отличаются по этому показателю от электрических и жидкотопливных аналогов. Основная сфера применения оборудования – отопление частных домов и дач – это обусловлено трудностями размещения агрегатов в стесненных условиях квартир многоэтажных домов. В материале статьи мы приведем обзор основных видов твердотопливных котлов, принципов их работы и конструктивного устройства, оценим достоинства и недостатки оборудования.

Виды твердотопливных котлов

Основным фактором, влияющим на конструктивное исполнение твердотопливных котлов, является принцип и режим горения топливной закладки. По этому критерию оборудование, работающее на твердом топливе, можно поделить на следующие группы:

  1. Классические (традиционные);
  2. Пиролизные (газогенераторные);
  3. Длительного горения (в том числе пеллетные);
  4. Печи из металла, оборудованные водяным контуром или не имеющие такового.

Принцип работы твердотопливного котла

Принцип работы агрегатов имеет классический алгоритм – при сжигании топлива происходит нагревание теплоносителя, который перемещается к приборам отопления и затем возвращается в котел для получения нового объема теплоты. Единственным исключением здесь являются печи без водяного контура – они сами являются отопительными приборами – но относить их к котлам можно лишь условно. Также следует отметить, что твердотопливные агрегаты обычно довольно массивны и в силу своей конструкции выпускаются только в напольном исполнении.

Традиционные твердотопливные котлы

Традиционные твердотопливные котлы

Традиционные твердотопливные агрегаты отличаются простотой конструкции и надежностью в работе. Конструкция котла состоит из топки, сопряженной с теплообменником, зольника с воздушной заслонкой – эти элементы помещены в опорно-защитной раме с внешней обшивкой и слоем тепловой изоляции. Оборудование не полностью использует тепловой потенциал топлива – поэтому обладает средним КПД в диапазоне 70 – 80%.

Материалами изготовления котлов обычно служат чугун или углеродистая сталь. Модели с чугунной топкой и теплообменником обладают длительным сроком службы, но отличаются значительной массой, материал отрицательно относится к резким перепадам температуры и механическим ударным нагрузкам, оборудование стоит дороже стальных аналогов.

Модели котлов, изготовленных полностью из стали, стоят дешевле – но сталь сильно подвержена коррозии, вызванной образованием конденсата – поэтому оборудование служит меньший срок.

Твердотопливные классические котлы в большинстве своем выполнены с открытой камерой сгорания – воздух на процесс горения поступает в топку из помещения посредством естественной тяги, создаваемой дымовой трубой определенной высоты и сечения. Также существуют модели, оборудованные дымососом или вентилятором – эти устройства увеличивают избыток воздуха на горение – благодаря этому оборудование имеет повышенный КПД, но становится энергозависимым.

Регулирование производительности твердотопливных котлов производится 2-мя основными способами:

  1. Механическим;
  2. Электронным.

Механический способ подразумевает наличие в конструкции котла механического термостата, соединенного тросом с заслонкой, регулирующей подачу воздуха в топку. Электронные системы оснащены датчиками температуры и обычно имеют электрический привод заслонки. Электронное управление несколько точнее, чем механическое – но в целом сам диапазон изменения мощности котлов и интенсивности горения довольно узок, поэтому наличие электроники не всегда оправданно – она вызывает удорожание оборудования и относит его к энергозависимой категории.

Работа классических твердотопливных котлов характеризуется необходимостью регулярного ручного обслуживания – закладки топлива и удаления зольного остатка, периодически требуется проводить очистку дымового тракта от сажи, тепловой режим имеет пикообразный неравномерный алгоритм – наибольшее количество тепла выделяется на пике сгорания топливной закладки.

Традиционные котлы, использующие твердое топливо, могут иметь дополнительные опции – варочную панель для приготовления пищи или второй контур для приготовления горячей воды (двухконтурными могут быть и другие разновидности котлов). Для производства горячей воды котлы обычно оборудуются встроенными змеевиками или емкостями – но из-за особенностей теплового режима качество функции ГВС оставляет желать лучшего.

Пиролизные (газогенераторные) котлы отопления

Пиролизные котлы отопления

Пиролизные агрегаты реализуют принцип своей работы на более качественном сжигании всех компонентов топлива, оборудование в основном ориентировано на работу с дровами. Конструкция газогенераторного котла отличается наличием 2-х камер (топок). В первой камере происходит тление топливной закладки с ограниченным количеством воздуха – в результате этого выделяется пиролизный газ – компонент, обладающий высокой теплотворной способностью.

Сжигание пиролизного газа осуществляется во второй камере – туда принудительно подается подогретый воздух. Такой алгоритм работы позволяет уменьшить расход топлива по сравнению с традиционными моделями – при одинаковом потреблении дров пиролизный котел вырабатывает тепла больше, КПД его может достигать 85 – 90%.

Газогенераторные котлы предназначены обычно для работы на дровах – причем влажность их не должна превышать 20% — в ином случае нарушится процесс выделения сгораемых компонентов, прежде всего пиролизного газа. Оборудование можно условно отнести к котлам длительного горения – они требуют более редкого ручного обслуживания, работа агрегатов реализуется в энергозависимом режиме для обеспечения наддува воздуха вентилятором.

Твердотопливные котлы длительного горения

Твердотопливные котлы длительного горения

Котлоагрегаты длительного горения реализуют в своей работе принцип двухстороннего тлеющего горения, основными видами топлива для них являются дрова и уголь. Горение топливной закладки здесь начинается с верхней зоны, затем производится розжиг нижней зоны топливной закладки. Агрегаты оборудованы вентиляторами и являются энергозависимыми.

Режим тлеющего горения резко уменьшает частоту обслуживания оборудования. Кроме того, многие модели оборудуются бункерами для автоматической подачи топлива, имеются котлы с автоматическим удалением зольного остатка. К котлам длительного горения можно отнести пеллетные котлы – они используют в качестве топлива гранулы из отходов древесины, оборудованы автоматической подачей топлива и могут работать в автономном режиме довольно продолжительный период в несколько суток. Существуют также модели котлов длительного горения с бункерами подачи с мелкой фракцией угля. Подробнее об устройстве котлов длительного горения вы можете прочитать в отдельной статье нашего сайта.

Выбор твердотопливного котла

Выбор твердотопливного котла

Выбор твердотопливного котла производится по нескольким параметрам, основными из которых являются следующие:

  1. Тепловая мощность;
  2. Уровень автоматизации агрегата;
  3. Функции, возлагаемые на котел;
  4. Зависимость от наличия электроэнергии.

Производительность котла определяется расчетным методом – по данным теплового расчета, по величине площади или объема отапливаемых помещений. Итоговое значение тепловой мощности агрегата в значительной мере зависит от качества тепловой изоляции строения и реализации дополнительных функций – производства горячей воды, обеспечения теплом контуров водяных теплых полов, различных теплообменников и так далее.

Общий алгоритм укрупненного расчета для помещений со средним уровнем тепловой изоляции базируется на удельной величине тепла, требуемого для отопления 1 м2 площади отапливаемого помещения – значение этого параметра варьируется от 80 до 120 Вт. Например, для отопления частного дома площадью 100 м2 потребуется около 10 кВт теплоты. Затем к этой величине добавляют запас мощности в 10 – 15% — это необходимо для работы оборудования на средних нагрузках – это положительно влияет на длительность службы котла.

Таким образом, мы получаем величину в 11 – 12 кВт, при наличии функции производства горячей воды мощность агрегата увеличивают минимум на 30% — итог составляет 16 кВт. Более точно величину тепловой мощности твердотопливного котла рекомендуется определять по данным теплового расчета – но для его выполнения скорее всего придется привлекать специалистов.

Следует отметить важный аспект – в паспортах твердотопливных котлов указывается их производительность при использовании определенного типа топлива. При работе на другом сорте топлива тепловая мощность оборудования может значительно меняться – каждый сорт топлива имеет собственную теплотворную способность.

Уровень автоматизации котлов напрямую влияет на частоту их ручного обслуживания – чем качественней автоматика, тем реже требуется вмешиваться человеку. Что касается энергонезависимых моделей – то этот тип оборудования рекомендуется эксплуатировать в районах с серьезными перебоями в электроснабжении.

Достоинства и недостатки твердотопливных котлов

Достоинства и недостатки твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы отопления обладают следующими основными достоинствами:

  1. Относительно невысокая стоимость топлива;
  2. Наличие энергонезависимых моделей;
  3. Установка оборудования не требует каких-либо согласований;
  4. Котлы (особенно чугунные модели) обладают длительным сроком службы;
  5. Надежность в работе.

Вместе с этим имеется и ряд весомых недостатков:

  1. Традиционные модели требуют частого ручного обслуживания;
  2. Требуется сооружение склада для хранения топлива – это и крупные габариты котлов практически исключают возможность их использования в квартирах;
  3. Необходимость сооружения дымовой трубы;
  4. Неравномерный тепловой режим работы большинства моделей;
  5. Наличие отходов – золы и сажи;
  6. Производство горячей воды отличается низкой эффективностью;
  7. Высокая стоимость моделей с автоматической загрузкой топлива и электронными системами управления;
  8. Узкий диапазон регулирования мощности.

Соотношение достоинств и недостатков оборудования можно назвать равным, но популярность твердотопливных котлов обусловлена важнейшими критериями – топливо для агрегатов намного дешевле, чем электроэнергия или дизтопливо – это во многом нивелирует часть недостатков. Кроме того, некоторые недостатки твердотопливных агрегатов можно устранить с помощью интеграции в схему системы отопления теплоаккумулятора – это устройство позволяет снизить потребление топлива на величину в 20 – 30%, выравнять тепловой режим потребителей тепла, качественно реализовать производство горячей воды, обеспечить необходимым количеством тепла контуры теплых полов и иных потребителей. Подробнее об устройстве и использовании тепловых аккумуляторов можно прочитать в следующей статье.

(Просмотров 26 , 1 сегодня)