Основные элементы конструкции:
1. Теплообменник является одной из важнейших деталей котла, с его помощью осуществляется передача тепловой энергии разогретого дымового газа непосредственно теплоносителю. Скорость прохождения газа регулируется дымососом. В среднем срок эксплуатации теплообменника составляет около 20 лет. Для изготовления может применяться сталь или чугун.
Стальной теплообменник обходится дешевле, однако быстрее изнашивается. Желательно поддерживать температуру теплоносителя не ниже 65° С, чтобы не допускать образования конденсата. К преимуществам стального теплообменника можно отнести его устойчивость к резким перепадам температур.
Чугунный теплообменник более долговечен, меньше подвержен образованию коррозии и требует поддержания температуры теплоносителя от 50° С и выше.

2. Топочная камера с дверцей предназначена для загрузки и сжигания топлива.

3. Колосниковая решётка должна иметь высокую теплокоррозийную устойчивость, для изготовления часто применяется сплав железа и графита (серый чугун). Решётка обеспечивает доступ воздуха для поддержания горения, равномерное распределение топлива, а также отсев несгоревших остатков в зольник.

4. Люк для прочистки верхних ходов.

5. Регулятор температуры может быть как механическим (регулятор тяги), так и автоматическим (микропроцессорный контроллер).
Для более комфортной и безопасной эксплуатации котла могут применяться дополнительные устройства: регулятор тяги, газовая горелка для розжига, термостатический клапан для предотвращения перегрева и другие.

Работа котла начинается с розжига, в процессе которого происходит быстрое повышение температуры с 30-35° С до 500-600° С за 5-10 минут. В это же время температура теплообменника возрастает до 40-70° С в зависимости от настроек системы. На следующем этапе температура в топке достигает 1000-1300° С в зависимости от применяемого топлива, а теплоноситель прогревается до рабочей температуры. На данном этапе важно не допустить превышения температуры 95° С, что достигается посредством регулировки поступления воздуха в камеру сгорания при помощи задвижки. На заключительном этапе топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли, после чего происходит постепенное затухание и снижение температуры.

Большинство современных котлов оснащаются датчиком предназначенным для автоматического поддержания температуры в диапазоне от 65° С до 90° С. Датчик соединяется с заслонкой, которая регулирует доступ воздуха в топочную камеру для поддержания процесса горения.

Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

К недостаткам твердотопливных котлов можно отнести потребность в отдельном помещении для установки котла и хранения запасов топлива. Эксплуатация более трудоёмка, так как требует регулярной ручной загрузки топлива, вычистки золы и сажи.

Классические твердотопливные котлы

Простота конструкции имеет и отрицательные стороны – сравнительно низкий КПД, необходимость частой загрузки топлива, механическая регулировка температуры теплоносителя, чувствительность к уровню влажности топлива и другие. Также требуется довольно частая очистка котла – накопление золы снижает производительность котла и может привести к перегреву и поломке. При эксплуатации таких котлов следует учитывать их большую инерционность – возможно только постепенное и относительно медленное снижение или повышение температуры, быстрый разогрев или выключение котла невозможны. Учитывая невысокую цену, такие котлы целесообразно применять в качестве запасного варианта на случай перебоев с поставками электроэнергии или газа.

Котлы длительного горения

Камера подогрева воздуха соединяется с топочной камерой при помощи телескопической трубы с воздухораспределителем, через которую подаётся подогретый воздух. По мере прогорания топлива труба опускается под собственным весом, что обеспечивает равномерное оптимальное сгорание тонкого верхнего слоя топлива.

Отличительной особенностью таких котлов является большой объём топочной камеры, позволяющий загрузить до 50 кг топлива. За счёт ограниченной подачи воздуха происходит не столько сгорание, сколько тление топлива. Благодаря объёму камеры и медленному сгоранию, одной закладки топлива достаточно для работы котла от 12 часов до 5 суток. КПД таких котлов достигает 90%, они просты в эксплуатации и обслуживании.
Подобная, но более совершенная и экономичная технология применяется и в газогенераторных котлах.

Пиролизные котлы

К недостаткам пиролизных котлов можно отнести их сравнительно высокую стоимость, повышенные требования к влажности органического топлива (не более 25-30%), необходимость полной загрузки для эффективной работы, обязательная установка трёхходового клапана для подмешивания горячей воды в обратную трубу (температура не должна опускаться ниже 65° С, чтобы не допустить образования конденсата) и предохранительного клапана для аварийного сброса излишка воды при закипании. Учитывая относительную сложность конструкции и потребность в дополнительном оборудовании, большинство таких котлов энергозависимы, что лишает их основного преимущества твердотопливных котлов – автономности.

Использование в качестве дополнительного оборудования бойлеров косвенного нагрева или теплоаккумулирующих баков позволяет сократить расход топлива до 20%, увеличить период между закладками, а также иметь постоянный запас воды для горячего водоснабжения.

Пеллетные котлы

В зависимости от модели котла могут применяться различные способы сжигания пеллет. Ретортная горелка представляет собой стальную или чугунную чащу на поверхность которой снизу подаётся топливо. В зону горения осуществляется подача воздуха поддерживающего процесс горения и предотвращающего перегрев горелки. Могут использоваться как подвижные, так и неподвижные ретортные горелки. Подвижные (оборотные) позволяют эффективно сжигать топливо с большим содержанием золы, влаги и пыли.

КПД пеллетных котлов может составлять до 95% в зависимости от качества топлива и модели котла. Работа большинства котлов полностью автоматизирована и безопасна.

Пеллетные котлы являются энергозависимыми, так как для функционирования шнекового механизма, автоматического розжига и системы подачи воздуха необходимо наличие электроэнергии.

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

Установка твердотопливного котла наиболее целесообразна в негазифицированных регионах и регионах где могут иметь место перебои с подачей электрической энергии. От того, насколько правильно смонтирован котёл и сделана его обвязка зависит эффективность и надёжность всей системы отопления в доме. Для оборудования топочной выделяется отдельное помещение, обязательно оборудованное системой приточно-вытяжной вентиляции. Монтаж котла производится на ровное бетонное или кирпичное основание на расстоянии не ближе 70 см от стен помещения. Преимущественно котёл используется в комплекте с теплоизолированным накопительным баком. Бак служит для защиты системы от перегрева, позволяет адаптировать различные источники тепла (котёл на твёрдом топливе, электрический котёл, газовый котёл или другие) в одну систему с системой отопления, оптимизирует работу котла, повышая его КПД и снижая расход топлива. Вода в таком баке может сохранять температуру в течение нескольких дней и применяется как для систем отопления, так и для бытовых нужд. Также могут применяться бойлеры косвенного нагрева, оборудованные как спиралевидными теплообменниками для использования тепловой энергии котла, так и электрическим тэном для нагрева воды в летнее время. Важным элементом обвязки котла является расширительный бак, предназначенный для компенсации излишков воды возникающих в процессе нагревания. Объём бака должен составлять не менее 1/10 общего объёма воды в системе.

На выходе из котла устанавливается группа безопасности, состоящая из манометра, автоматического воздухоотводчика (для предотвращения завоздушивания системы и возникновения воздушных пробок) и предохранительного клапана.
Особенностью твердотопливных котлов является невозможность контролировать подачу топлива, соответственно довольно высока вероятность перегрева. С целью предотвращения перегрева применяется охлаждающий теплообменник. Некоторые модели стальных котлов оснащены им изначально, в остальных случаях он устанавливается на выходе из котла перед системой отопления. При разогреве котла до 95° С срабатывает термостатический клапан и в теплообменник подаётся холодная вода из водопровода или специально предназначенной для этого ёмкости. После охлаждения котла и снижения температуры клапан закрывается.

Другим, более простым, способом борьбы с перегревом является применение сливного клапана. В случае превышения допустимого значения температуры горячая вода перенаправляется в канализацию, а в систему отопления подаётся холодная вода из водопровода.
При установке твердотопливного котла нужно учитывать его инерционность, затухание топлива и снижение температуры происходит постепенно. Учитывая, что за принудительную подачу теплоносителя отвечает циркуляционный насос, должна быть предусмотрена установка аккумуляторной батареи для его бесперебойной работы в случае отключения электрического снабжения. В противном случае неравномерный прогрев различных участков может вывести из строя всю систему отопления.

Эффективная и производительная работа котла во многом зависит от хорошей тяги и правильно рассчитанного и установленного дымохода. При выборе дымохода нужно обратить внимание на его высоту, диаметр, длину разгонного участка и качество утепления трубы. Высота и диаметр трубы рассчитываются исходя из мощности котла, при недостаточной высоте трубы дымовые газы будут плохо вытягиваться, а в худшем случае поступать в обратном направлении, в помещение. Обычно минимальная длина трубы указывается в инструкции к котлу, а диаметр соответствует выходному отверстию котла. Утепление трубы не позволяет дымовым газам остывать слишком быстро, при остывании тяга может ухудшиться. Для изготовления дымоходов применяется преимущественно труба из оцинкованной нержавеющей стали диаметром 120, 150 или 200 мм. Также производятся дымоходные трубы квадратного сечения. Такая труба слабо подвержена коррозии под воздействием атмосферных осадков и конденсата, удобна в сборке и установке, а также имеет привлекательный внешний вид что позволяет устанавливать её по фасаду дома. В нижней части дымохода оборудуется кран для слива конденсата и лючок для прочистки.

По желанию заказчика котлы могут дополнительно оборудоваться системами автоматической подачи топлива из загрузочного бункера. В этом случае может применяться только мелкоразмерное топливо.

Для подключения и обвязки котла могут применяться только металлические трубы (медные, стальные и другие), использование полипропиленовых, металлопластиковых и труб из сшитого полиэтилена недопустимо.

Принцип работы твердотопливных котлов пиролизных и длительного горения

Какого бы вида ни был твердотопливный котёл, все имеют высокий уровень коэффициента полезного действия, именно благодаря конструкции и принципу устройства. На этой страничке рассмотрим и попробуем разобраться как работают твердотопливные котлы. Основное отличие между обычными твердотопливными котлами и твердотопливными котлами длительного горения состоит в том, что во втором случае горение происходит намного дольше благодаря принципу сгорания. Итак рассмотрим принцип работы твердотопливных котлов и как работают котлы на твёрдом топливе, чтобы понимать как выбрать котёл.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

Как работает пиролизный котёл. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла построен на процессе разложения твёрдого топлива на пиролизный газ и кокс. Достигается это с помощью недостаточной подачи воздуха. Из-за слабой подачи воздуха топливо медленно тлеет, но не горит, в результате образуется пиролизный газ. В результате газ соединяется с воздухом. происходит горение и выделяется тепло, которым греется теплоноситель. Благодаря такому процессу в дыму крайне мало вредных веществ, да и сажи и золы незначительно. Так что в случае с пиролизными котлами, так же можно говорить об экологичности.

Итак, рассмотрим подробнее принцип работы пиролизного котла.

• Что такое пиролиз? Пиролиз — процесс сжигания в условиях недостаточного количества кислорода. Результатом такого горения являются твёрдые продукты горения и газ: твёрдые отходы — это зола и смесь летучих углеводородов  плюс углекислоты.
• Принцип работы газогенератора(или пиролизного котла), заключается в том, что такой твердотопливный котёл разграничивает процесс теплотворения на два процесса. Первый, это обычный процесс горения твёрдого топлива, при ограничении подачи кислорода. При дефиците воздуха, твёрдое топливо очень медленно тлеет выделяя газ. Ограничивает подачу кислорода, котёл очень просто, механической заслонкой, которая в зависимости от количества воздуха в топке, либо открывается либо закрывается. При этом можно вручную «поддать жару», приоткрывая заслонку.
• Вторая часть процесса сгорания топлива, заключается в прогорании летучих отходов процесса горения в первой топке. Во второй топке прогорает так называемый пиролизный газ — результат горения твёрдого топлива в первой топке.
• Регулировка при этом, также как и в случае подачи воздуха в первую топку, происходит очень просто. Термостат контролирует процесс горения и изменяет работу котла ровно настолько, насколько необходимо для выработки необходимого количества тепла. По принципу работы он не особо отличается от термостата для водонагревателя.
• Эффективность пиролизных котлов. На сегодняшний день самые эффективные котлы — те, в которых горение происходит сверху вниз. Конечно, это накладывает определённые сложности, например, в таких котлах приходится делать принудительную тягу, ведь вторая камера дожига пиролизного газа находится под колосником. Если проще: топливо рассыпается в продукта отходов процесса горения — в золу. При этом образовывается газ, который также дожигается. В результате: максимальное выделения тепла, практически с безотходным процессом горения. Плюс, золу можно использовать как удобрение.

Принцип работы пиролизного котла устроен таким образом, что помимо максимально эффективного сгорания топлива, мы имеем и минимальные отходы процесса горения. Основной минус — это цена пиролизных котлов, но положительных моментов, на самом деле очень много:

• Минимум отходов и минимальная чистка топки, в сравнении с другими твердотопливными котлами.
• Долгое время автономной работы без дозагрузок, благодаря экономичной подаче воздуха.
• Автоматизация процесса горения. Котёл сам регулирует когда увеличивать горение и когда уменьшать.
• Твёрдое топливо больших размеров подходит для таких котлов, так как в любом случае дожигание топлива проходит практически полностью.

Автоматика и механика твердотопливных котлов.

Несмотря на все уровни контроля за процессами горения и безопасности эксплуатации в целом, твердотопливные котлы практически не содержат сложных автоматических устройств. Именно благодаря тому, что чаще всего температура регулируется механикой, в котлах практически нечему ломаться. Кроме того сама конструкция котлов является простой и надёжной. Потому и монтаж твердотопливного котла своими руками выполнить реально, но лучше обратиться к специалистам. Даже сделать котельную своими руками можно, но зачем лишние проблемы, если можно всё доверить профессионалам?

Электрический и твердотопливный: комбинированные котлы отопления

Твердотопливные котлы, несмотря на все очевидные преимущества и недостатки, имеют еще один скрытый аспект, на который со временем приходится обращать внимание. Системы отопления на твердотопливных котлах с ручным режимом загрузки не работают в поддерживающем режиме. Кончилось в топке топливо — котел перестаёт работать, соответственно, теплоноситель начинает остывать. Эта проблема хорошо знакома жильцам частного сектора и владельцам загородных домов.

Постоянно подбрасывать уголь или дрова, заполняя топку, не всегда представляется возможным, а остановка котла зимой чревата резким снижением температуры во всех жилых помещениях.

Лучшим вариантом предотвращения подобной ситуации станет отопительная система, в которой котёл электрический привязан к котлу твёрдотопливному.

Функции электрического котла в системе отопления твёрдотопливным агрегатом

Подключение электрического котла в систему совместно с твердотопливным обогревательным прибором является довольно распространенным инженерно-техническим решением. Такой вариант исключает вероятность остывания отопительной системы, предотвращает переохлаждение основного отопительного агрегата и сохранит комфортной температуру в доме. Электрический котел часто выступает в роли резервного обогревательного прибора, задачей которого является выравнивание температуры теплоносителя в системе отопления.

Эксплуатация твердотопливных котлов нуждаются в периодическом контроле человеком — в загрузке топливом нуждаются все модели таких агрегатов.

На заметку: для традиционных котлов количество загрузок может доходить до 2-6 раз за сутки. Иначе обстоит ситуация с пиролизными котлами и агрегатами длительного горения. Здесь частого вмешательства человека не требуется. Одной загрузки топливом достаточно на 12-24 часа работы котла, а для некоторых моделей — и на 48 часов работы.

Главной задачей для владельца дома при включенном обогреве является недопущение остывания котла и отопительной системы. Котел электрический в паре с котлом твердотопливным успешно решают эту проблему. Рассмотрим подробно связку твердотопливного котла с нагревательным прибором, работающим от электричества.

Рабочая схема выглядит следующим образом: твердотопливный агрегат мощностью 50 кВт должен быть объединён с электрическим котлом, мощность которого составляет 28 кВт.  Работа электронагревательного прибора – периодическая. Агрегат должен быть на подхвате — находиться в готовности к включению сразу после остановки основного оборудования. Электрический котел запускается, когда топливо в твёрдотопливном котле закончится, и температура теплоносителя в системе опустится до 50 ⁰С. При этом в контуре обязательно должен присутствовать бак с водой для системы горячего водоснабжения, выполняющий в данном случае роль теплоаккумулятора.

Основными элементами контура, потребляющими мощность автономных отопительных котлов, являются:

• отопительные радиаторы — требуют 30 кВт;
• система отопления «теплый пол» — до 15 кВт;
• накопительная емкость для системы ГВС — в среднем 300 л.

Внимание! Автоматика для регулировки переключения контуров в данной ситуации — связке агрегатов не требуется.

Электрический котел, работая вместе с  теплоаккумулятором, являются группой, предотвращающей попадание в основной отопительный агрегат теплоносителя с температурой, упавшей ниже критической отметки в 50 ⁰С.

В описанной конструкции системы отопления всё отопительное оборудование, в том числе, трубопровод, при остановке основного обогревательного устройства надежно защищено от размораживания и не становится причиной перебоев с обогревом жилых помещений и горячим водоснабжением.

Комбинированные котлы отопления

Другим, менее затратным вариантом, является установка комбинированного агрегата, который представляет собой твердотопливный котёл и электрический агрегат одновременно.

Такие приборы используют для нагрева теплоносителя твердое топливо и электричество, будучи рассчитанными на взаимозаменяемость этих энергоносителей при работе. Особенность таких агрегатов является установка в резервуаре твердотопливного котла электронагревательных элементов — ТЭНами обеспечивается необходимый нагрев теплоносителя, проходящего по теплообменнику. Идея совместить электрическое устройство с твердотопливным агрегатом не нова, но наладить выпуск соответствующего отопительного оборудования стало возможным только после появления комбинированных устройств автоматики и материалов нового поколения.

Принцип действия комбинированных отопительных механизмов заключается в том, что, пока топочная камера свободна от основного вида топлива (дрова, уголь, торф и т.д.), основную работу по подогреву теплоносителя для отопления выполняет электричество. Благодаря установленным датчикам контроля, оборудование самостоятельно реагирует на изменения температурного режима, включаясь и выключаясь по мере необходимости.

На практике это выглядит примерно так: закладка топлива уже полностью прогорела, соответственно котел потух. Котловая вода соответственно начинает терять свою температуру. На смену твердому топливу приходит электрический подогрев. Теперь отопительный механизм работает как обычный электрокотел до тех пор, пока топка не будет заполнена  очередной партией дров или угля.

После выхода основного агрегата на оптимальный режим работы, блок управления отключает электронагревательные элементы, отопление снова работает на твердом топливе.

Преимущества и недостатки комбинированного отопительного оборудования

Несмотря на высокую стоимость, комбинированные котлы имеют неоспоримые достоинства. К ним относится не только полный контроль над состоянием всей системы домашнего отопления, но и ряд других:

• прибор отлично справляется со своей работой, отапливая помещения с низкой энергозатратностью;
• комбинированные котлы представляют собой экологически чистые отопительные агрегаты;
• отсутствие конденсата, так как первый разогрев прибора осуществляется в обоих режимах — основном и вспомогательном;
• весь отопительный комплекс постоянно находится в рабочем состоянии, что актуально при длительном отсутствии хозяев дома.

Однако, у данной техники есть и недостатки.

Существенным минусом для комбинированных отопительных приборов является энергозависимость. При отсутствии напряжения в сети, система теряет свою эффективность и многофункциональность.

Важно! При монтаже оборудования необходимо учесть потенциал домашней электропроводки, которая может не быть рассчитана на мощность монтируемого оборудования. Наличие автоматов защиты малого ампеража приведет к постоянным перебоям с электричеством в доме. Перед установкой убедитесь, что отведенный для вас лимит электропотребления способен удовлетворить работу нагревательного оборудования.

В отличие от традиционных твердотопливных приборов, у которых КПД достигает 70-80%, комбинированные изделия имеют меньший коэффициент — приблизительно на 3-5%.

Как добиться совместной работы электрического и твердотопливного агрегатов

Если вы встали перед выбором, какому варианту индивидуального отопления отдать предпочтение — твёрдотопливному котлу, автономному электрическому агрегату или связке этих двух устройств, преимущества у последнего варианта. Для монтажа контура потребуется схема подключения обоих агрегатов, аналогичная газово-твердотопливному отопительному комплексу. Грамотно сделанная обвязка оборудования — гарантия эффективности и безопасности эксплуатации этого оборудования.

На предлагаемом видео подробно рассказано, как и каким способом выполнить подключение нагревательных приборов на твердом топливе вместе с электрическими нагревательными элементами

На что надо обратить внимание при монтаже:

• оба устройства должны иметь разумное соотношение мощности, нагревательный прибор на угле или на дровах является основным источником тепла, поэтому его мощность должна в два раза превышать мощность электрокотла;
• оба агрегата подключаются параллельно, что дает независимость работы одного от другого;
• агрегат на твёрдом топливе — основной и подключается к большому контуру, тогда как электрокотёл отвечает за температуру в малом;
• основной нагревательный агрегат оснащается трехходовым клапаном;
• для экономии энергоресурсов и обеспечения безопасности отопления, установка теплового аккумулятора обязательна;
• каждый нагревательный прибор выставляется на определенную температуру нагрева — для оборудования на твердом топливе рабочая температура должна быть 60-70 ⁰С, тогда как на электрическом агрегате устанавливается значение температуры в 40-50 ⁰С, так как за счет наличия теплоаккумулятора вода для отопления остывать будет медленнее, и электрокотел будет запускаться с оттяжкой по времени.

В итоге

В каждом случае владелец жилья сам принимает решение, каким образом организовать систему автономного отопления. Предложенные технические решения позволят не только устранить неприятные последствия затухания основного отопителя во время лютой зимы, но и даст некоторую экономию энергоресурсов.

Эффективность эксплуатации твёрдотопливных агрегатов и электрических котлов в паре доказана практикой — взаимодействие этих приборов дает больший комфорт и гарантирует надёжность теплоснабжения.

схема подключения котла на твёрдом топливе

Как устроен твердотопливный котел

Устройство твердотопливного котла классического типа

Чтобы понимать, как функционируют котлы на твёрдом топливе, необходимо знать о том, как они устроены. Данные конструкции состоят из следующих компонентов:

• Топочная камера. Именно сюда происходит загрузка топлива, которое, сгорая, выделяет необходимое тепло. Данная камера оснащается специальной дверцей.
• Колосниковая решетка. Именно на нее укладывается топливо при загрузке. Когда оно прогорает, то зола попадает в зольник, расположенный снизу.
• Прочистной люк, который используется для того, чтобы очищать котел от продуктов горения.
• Теплообменник, посредством которого и нагревается теплоноситель. Данный компонент выполнен в виде большой емкости, по которой проходят дымогарные трубы. Газы, выделяющиеся при горении топлива, циркулируют по трубам системы, благодаря чему в теплообменнике нагревается теплоноситель.
• Терморегулятор, посредством которого определяется скорость прогорания топлива.

Важно! Вышеперечисленные элементы считаются в таких конструкциях основными. Однако помимо них такое оборудование может включать в себя дополнительные компоненты, в значительной степени облегчающие эксплуатацию системы. К ним относятся газовые горелки, регуляторы тяги, термостатические клапаны и т. д.

Регулятор тяги выступает очень важным компонентом, посредством которого осуществляется регулировка температуры внутри подающего трубопровода. Благодаря ему в топочной камере происходит контроль воздуха. Под нагревом происходит расширение данного оборудования, в результате чего оно воздействует на заслонку, несколько приоткрывая ее.

Важно! Работа котлов с регулятором тяги может происходить автоматически, без контроля человека. Регулятор — это устройство небольших размеров, размещаемое на передней стенке котла. Когда котел запускается, то регулятор следит за тем, чтобы рабочая температура держалась в пределах 65–90 градусов по Цельсию.

Регулятор тяги в твердотопливных котлах

Газовая горелка может работать на сжиженном или природном газе. Ее наличие в системе обеспечивает несколько важных преимуществ:

• Процесс розжига не превышает нескольких секунд.
• Простота конструкции, благодаря чему оборудование получает необходимую надежность.
• Высокий уровень безопасности.
• Возможность использования в котлах различных типов.
• Эксплуатация в помещениях закрытого типа.

Благодаря наличию термостатического клапана обеспечивается быстрый отвод тепла в случае перегрева котла. В этом случае, чтобы охладить аппарат, происходит спуск нагретого теплоносителя из системы, место которого заполняется холодной водой.

Важно! В устройствах с чугунным корпусом контур охлаждения размещается на подаче, а в стальных аналогах — внутри корпуса.

Читатели считают данные материалы полезными:

• Принцип работы конденсационного котла отопления: обзор основных производителей
• Особенности работы электрического котла, как выбрать и эксплуатировать правильно

Как работает твердотопливный котел

Котлы на твердом топливе могут использовать в своей работе разные виды сырья

Твердотопливные котлы кроме древесины могут использовать в своей работе разные виды топлива. Это могут быть пеллеты, торф, уголь и т. д. Цикл работы котла классической конструкции включает в себя три фазы:

1. Розжиг. Работа оборудования начинается с розжига. На данном этапе происходит резкое возрастание температуры в камере (до 600 градусов по Цельсию). Повышается температура также и в топочном обменнике, достигая значения в 40–70 градусов. В данном случае очень многое определяется параметрами системы.

Важно! При минимуме возможно возникновение теплового удара, который может иметь негативные последствия как для теплообменника, так и для системы. Чугунные теплообменники способны выдерживать такие нагрузки в течение длительного периода, но со временем они попросту лопаются. При быстром прогреве на фоне небольшой скорости жидкостной циркуляции возможно закипание жидкости, вследствие чего отопительная система испытывает гидравлический удар. Наибольшей уязвимостью к такому явлению отличаются трубы из пластика. На начальном этапе работы оборудования происходит следующее: воздух в помещении остается холодным, но трубы уже достаточно прогреты. Потому правильный расчет всех показателей является очень важным.

2. Второй этап характеризуется прогревом теплоносителя. Повышаясь, температура в топке достигает значения в 1000–1300 градусов. На данном этапе очень важен контроль за прогревом теплоносителя, который может разогреться до 95 градусов, что является опасным для системы. Регулировать степень прогрева можно посредством специальной задвижки, которая обеспечивает подачу воздуха в систему.

Этап прогрева теплоносителя

Совет! Необходимо контролировать температуру теплоносителя до того момента, пока топливо полностью не прогорит. Данная фаза характеризуется прогреванием труб и нагреванием воздуха в помещении.

3. На третьем этапе происходит прогорание топлива. Когда топливо полностью прогорает в конце цикла, то образуются тлеющие угли. На фоне этого снижается и температура в системе, достигающая 400–500 градусов. И именно такой температурный режим является наиболее комфортным для системы. Наблюдается медленное остывание теплоносителя, при котором остывает и воздух в помещении.

Важно! Когда образуются тлеющие угли, ускоряется процесс охлаждения как теплоносителя, так и воздуха в помещении.

По результатам рассмотренных выше циклов работы, можно сделать вывод, что твердотопливные котлы отопления характеризуются одной особенностью — температурной цикличностью. И дабы максимально снизить температурный разброс, необходимо периодически закладывать в систему новую порцию топлива.

Решение данной проблемы было реализовано в автоматических котлах. В таких конструкциях подача топлива и наддув вентилятора горелки осуществляются в автоматическом режиме. Обычные же варианты конструкций требуют постоянного контроля.

Принципы работы, применяемые в твердотопливных котлах

Различают несколько вариантов твердотопливных котлов. Отличия в данном случае заключаются в принципе сжигания топлива, от чего в немалой степени зависит и время работы от одной загрузки.

Классические модели

Такое оборудование оснащается большой топкой, где сжигание топлива происходит естественным путем. Такие конструкции предусматривают использование специального датчика, который осуществляет контроль температуры теплоносителя.

Важно! Котлы классического типа характеризуются очень простой конструкцией, благодаря чему значительно упрощается их эксплуатация и снижается стоимость. Такие агрегаты являются нетребовательными к топливу и могут работать на дровах, угле, брикетах и прочем подобном сырье.

Данные конструкции имеют некоторые недостатки:

• Низкий КПД в сравнении с котлами длительного горения.
• Недолгое время горения: не более восьми часов работы на одной закладке.
• Из-за неоптимального процесса горения появляется повышенная зольность.
• Отопительные режимы плохо поддаются автоматизации.

Совет! Из вышеописанных недостатков устранить можно только один. Проблема с частой загрузкой может быть частично решена посредством установки специального бака, который способен снизить вероятность температурных перепадов, благодаря накапливанию тепла. Такая емкость является цельнометаллической и должна обладать хорошими показателями теплоизоляции. Расчет объема такого резервуара производится зависимо от отопительной системы, а также мощности оборудования.

Конструкции длительного горения

Этапы работы пиролизных котлов

Агрегаты длительного горения не имеют недостатков, свойственных их обычным аналогам. Они бывают двух видов:

1. В конструкции пиролизных котлов присутствует две камеры сгорания. Особенность их работы в том, что горение топлива осуществляется в условиях недостаточного количества кислорода. Температура в камере повышается, провоцируя выделение древесного газа. Этот процесс называют пиролизом. Далее газ проникает во вторую камеру, где и происходит его сгорание при избытке кислорода. Благодаря данной особенности, система в итоге имеет очень высокий КПД, доходящий до 90%.
2. Агрегаты «тлеющего» типа. Такие конструкции оснащаются встроенной водяной рубашкой, которая устанавливается по периметру агрегата. В данном случае топливо горит не снизу вверх, как обычно, а сверху вниз, что наряду с большим объемом камеры сгорания (до 100 литров) обеспечивает продолжительный процесс работы оборудования.

Видео: выбираем твердотопливный котел отопления

Твердотопливный котел горения пиролизного типа способен обеспечить полное прогорание топлива. Очистка системы от золы при этом проводится не чаще раза в два-три дня. Обладая относительно небольшим расходом топлива, такие конструкции способны работать на одной загрузке около 12 часов.

Также к достоинствам таких агрегатов относится:

• Возможность в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру теплоносителя.
• Система, контролирующая процесс горения, может быть автоматизирована.
• Отопление дома твердотопливным котлом такого типа может предполагать использование наряду с дровами и других видов твердого топлива.

Важно! Недостатки пиролизных котлов заключаются в высокой стоимости такого оборудования и требованиях к допустимой влажности используемого сырья. Также следует помнить и то, что такие установки являются энергозависимыми, а потому могут использоваться не во всех ситуациях.

Схема котла тлеющего типа

У моделей тлеющего типа также имеются свои преимущества:

• В зависимости от модели, такие конструкции способны работать до 5 суток на одной закладке. Естественно, в данном случае длительность работы зависит от вида и качества топлива. Дольше всего горит уголь.
• В сравнении с пиролизными, такие котлы имеют меньшую стоимость.

Из недостатков следует выделить высокую требовательность к топливу. Использовать в котлах тлеющего типа можно лишь древесину, влажность которой составляет до 20%. Также не допускается к использованию топливо, содержащее большое количество смол. Если же оно все же используется, то систему придется прочищать значительно чаще, что приводит к снижению срока службы автоматики.

Этот материал отлично дополнят следующие публикации:

• Принцип работы пиролизных котлов длительного горения и чем они отличаются от обычных
• Использование многотопливных котлов комбинированного типа для отопления частного дома

Лучшие производители котлов

Сегодня котлы для отопления частного дома производятся рядом фирм. Чтобы приобрести действительно качественный вариант, необходимо обратить внимание не только на технические характеристики выбираемого агрегата, но и на бренд. Наиболее популярными являются следующие производители:

• Будерус. Немецкая компания, специализирующаяся на производстве высококачественного отопительного оборудования. Является одним из лидеров европейского рынка.

Твердотопливные котлы Buderus — высокое качество и экономичность

• Висман. Итальянская компания, образованная в 1917 году. Сегодня производитель является настоящим ветераном рынка отопительного оборудования, имея 22 завода, расположенных по всему миру. Ежегодно компания внедряет в производство своей продукции новые технологии, что позволяет ей создавать наиболее качественные отопительные агрегаты при относительно невысоких ценах.

Твердотопливный котел Купер

• Лемакс. Компания, производящая твердотопливные котлы, оснащенные стальными теплообменниками, располагается в Таганроге. Котлы российского производства отлично зарекомендовали себя в качестве надежных агрегатов. Продукция компании отличается высоким качеством при конкурентной стоимости.
• Дон Конорд. Еще один российский производитель, продукция которого получила значительную популярность на отечественном рынке. Завод расположен в Ростове-на-Дону и занимается производством высококачественного отопительного оборудования.

Подключение твердотопливного котла в систему отопления

Заключение

Твердотопливные котлы являются наиболее популярным отопительным оборудованием для частного использования. Они производятся в различном исполнении, от чего напрямую зависят технические характеристики данных агрегатов. Поэтому в выборе следует учитывать ряд важных нюансов, описанных выше.

Выбор твердотопливного котла длительного горения

Несмотря на то, что рынок заполнен современным отопительным оборудованием, некоторые из моделей на твердом топливе имеют устаревшую конструкцию. Хотя на сегодня созданы и используются и современные, технологичные, продуктивные и простые в использовании агрегаты.

Огромный выбор твердотопливных котлов в интернет-магазине Форнакс — разноплановое отопительное оборудование от ведущих российских производителей.

Типы котлов и принцип их работы

Все котлы, работающие на твердом топливе, подразделены на несколько типов, которые отличаются между собой многими показателями. Но по основным характеристикам, их подразделяют на четыре вида:

Классические котлы— принцип работы классического твердотопливного котла заключен в том, что тепло дается путем пламенного сгорания топлива. Имеет две дверцы, через одну из которых загружается топливо, через другую — котел чистится от золы и других продуктов горения. Могут работать на двух видах топлива — дрова и уголь.

Отличаются по материалу изготовления теплообменника, могут быть изготовлены из чугуна или стали. Чугун является более приоритетным в плане долговечности, срок его эксплуатации более 20 лет. Из недостатков можно отметить тот факт, что он боится механических ударов и очень чувствителен к перепадам температур, что может привести к разрушению. Стальной теплообменник более устойчив к перепадам температур и повреждениям, но срок его службы значительно ниже — чуть больше 6 лет.

Пиролизные (газогенераторные) котлы— данный вид котла работает по принципу пиролиза, то есть разложения и газификации твердого топлива. Этот процесс происходит при закрытом дымоходе и закрытой камере сгорания. После высвобождения древесного газа, образовавшегося в процессе пиролиза, он направляется в сопло горелки, где смешивается с вторичным воздухом, который накачивает вентилятор. После этого газовая смесь попадает в камеру сгорания, где воспламеняется. Горение происходит при температуре, которая иной раз достигает 1200°, и процесс будет продолжаться до полного сгорания твердого топлива.

У твердотопливных пиролизных котлов очень высокий КПД— он равен 90%, а продолжительность горения может достигать по времени около 10 часов. Полное сгорание дров обеспечивает простоту эксплуатации, а контроль подачи воздуха обеспечивает полное регулирование температуры теплоносителя.

Котлы длительного горения— в этом виде котла длительный процесс горения обеспечивается специальными приемами. В настоящее время существует две системы длительного горения (канадская система Булерьян, и прибалтийская Стропува), но вторая не нашла широкого применения за счет дороговизны, сложности эксплуатации и еще множества технических параметров.

Котлы длительного горения можно отнести к пиролизным котлам, но принцип работы будет немного иным. Первая система (Бурельян) представляет собой печь, состоящую из двух камер, где в нижней камере происходит тление и образование газа. После поступления газа во вторую камеру, происходит смешивание с воздухом и дальнейшее полное его сгорание (дожиг топлива). Конструкция подобного твердотопливного котла представляет собой цилиндр, с ввареными в него трубами на половину окружности. Расположение труб снизу-вверх обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха, тем самым увеличивая теплоотдачу. Устанавливаются в основном в нежилых помещениях, отлично подойдет для отопления гаража или дачи. Цена на такой котел адекватная, есть возможность выбрать типоразмер, подходящий той или иной площади.

Подробнее о конструктивных особенностях твердотопливных котлов можно прочитать здесь: https://teplo.guru/kotly/tverdotoplivnye/otopitelnye-kotly-na-tverdom-toplive.html

Котел по системе Стропува имеет два цилиндра, один из которых находится внутри второго, по принципу матрешки. Все пространство между ними заполнено водой, которая постепенно нагревается. Внутренний цилиндр системы играет роль топки, куда при помощи распределителя подается воздух. После загрузки топлива, оно начинает прогорать сверху вниз, тем самым нагревая теплоноситель. Заявленная производителем цена, длительное время горения, от 2 до 4 суток, в зависимости от топлива, требуемое остывание котла и дальнейшая чистка перед новым розжигом, удваивают задачу и приносят неудобства. Поэтому данный тип котла не принес широкого распространения.

Автоматические котлы— в данном типе котла процесс загрузки топлива, и очищение от золы полностью автоматизированы. Котел оснащен шнековым или транспортерным бункером для подачи топлива и автоматического очищения от золы. Вариант угольного автоматического котла подразумевает движение пласта горения топлива, которое необходимо для полного сгорания. Для этого, автоматический котел оснащается подвижными колосниками, или рубящими и двигающими механизмами. Параметры нагрева теплоносителя и горения топлива обеспечиваются принудительным наддувом.

В преимущества и особенности автоматических котлов можно включить;

• Не требуют трудоемкого обслуживания и пристального внимания за процессом горения;
• Снабжены, входящим в комплект, регулятором температуры;
• Многие оснащены датчиком, отслеживающим температуру в самом котле;
• КПД автоматического котла составляет до 85% от общего числа;
• Длительная работа, ограниченная только лишь емкостью бункера для автоматической подачи топлива.

Стоит учесть, что и расход топлива, в частности, угля намного меньше, чем в традиционных твердотопливных котлах.

Аналогом Булерьяна в России является печь Бренеран: https://teplo.guru/pechi/piroliznye/breneran.html

Популярные модели твердотопливных котлов

Модель Hercules U22С-3

Приобретая этот котел, даже большая семья может спокойно решить проблему не только отопления, но и снабжения горячей водой для бытовых нужд. Достаточно простого подключения накопительного бойлера. Минеральная изоляция корпуса котла обеспечивает минимальные тепловые потери, поэтому на обогрев уходит значительно меньше топлива. Особенность котла Hercules U22С-3 в том, что при желании его можно переоборудовать, и тогда он сможет работать на газовом или жидком топливе.

Модель SIME SOLIDA 3

Еще одна, не менее популярная модель твердотопливного котла — SIME SOLIDA 3, компании Fonderie Sime Spa, заводы которой находятся в Италии, Испании и Великобритании. Оборудование, представленное компанией, заслужило доверие покупателей простой эксплуатации. Для обогрева дома, площадью около 165 кв. м подойдет один из четырех видов топлива, которое можно использовать при обогреве — это уголь, дрова, кокс или антрацит.

Корпус котла изолирован слоем стекловаты, что минимизирует потери тепла и экономит топливо. Сам теплообменник выполнен из чугуна, имеет три секции, за счет которых происходит сбалансированное сгорание всего топлива без остатка. При этом значительно снижается выброс вредных газов в атмосферу. Интенсивность горения топлива регулируется при помощи устройства, которое приоткрывает дверцу и пропускает внутрь немного воздуха. Широкие дверцы обеспечивают удобную и безопасную загрузку топлива в котел, при этом значительно облегчая его чистку.

Приоритетом данной модели является то, что он достаточно безопасен и прост в обслуживании. Плюс ко всему, не придется постоянно контролировать процесс горения, а чистка котла не трудоемка, так как не придется часто чистить зольник, и вся процедура не будет занимать много времени.

Основные критерии выбора твердотопливного котла

Выбор твердотопливного котла для обогрева помещений основывается на нескольких основных критериях.

• Вид топлива— если основным видом топлива будет выступать уголь, то в данном случае лучше приобретать котлы из высоколегированной стали. Если в качестве топлива будут использоваться дрова, то чугун будет идеальным вариантом.
• Мощность котла/полезный объем загрузочной камеры — данный критерий указывает на то, какое количество топлива можно загрузить в топку за один раз, и как часто это нужно будет делать. При этом учитывается и вес отопительного оборудования. К примеру, стальной котел при той же мощности, что и чугунный, для установки потребует меньше свободного пространства от всей площади помещения, на 19% в среднем.
• Вес котла и его стоимость — стальной котел меньше по весу, чем чугунный, примерно на 17%, поэтому и цена на установку и доставку значительно меньше.
• Экономичность — коэффициент полезного действия (КПД) чугунного котла меньше, чем у стального, хотя и остывает чугунный котел намного медленнее.
• Расходы на обслуживание и удобство эксплуатации— не менее важные критерии, от которых зависит не только тепловая отдача отопительного оборудования, но и физические и энергетические затраты на загрузку и чистку камер сгорания.
• Долговечность — условная цифра срока службы отопительного твердотопливного котла составляет около десяти лет. Но этот показатель больше связан с устареванием отопительной техники, чем со сроком ее эксплуатации. По факту, любой котел при правильном обслуживании может прослужить гораздо дольше.

Построить твердотопливный котёл возможно и своими руками. Подробности: https://teplo.guru/kotly/tverdotoplivnye/tverdotoplivnyi-kotel-svoimi-rukami.html

Нельзя забывать и про такой немаловажный фактор в выборе твердотопливного котла, как опасность получения травмы или ожога, и степень безопасности. В большинстве случаев, стальные котлы отопления выпускаются только компаниями, занимающими лидирующее место на рынке отопительной техники. Все стальные котлы данных компаний имеют не один уровень защиты от ожогов и травм в процессе эксплуатации. Оборудование, применяемое при производстве стальных котлов очень дорогостоящее, поэтому и выпускаются они в небольших объемах, тогда как предложений по чугунным твердотопливным котлам более чем достаточно. Но и степень безопасности у них намного ниже.

В том, что твердотопливный котел может быть использован как основной источник тепла, нет сомнений. Несмотря на то, что такая отопительная техника требует постоянного обслуживания в процессе эксплуатации, она до недавнего времени была и остается самым альтернативным источником тепла для жителей отдаленных районов. А доступность и относительно недорогая цена на твердое топливо позволяет успешно использовать подобное отопительное оборудование в загородных домах.