Твердотопливный котел отопления и его устройство, основные характеристики
Схематически любой твердотопливный котел имеет следующее строение: корпус из жаростойкого и прочного материала, топка, куда производится загрузка энергоносителя, теплообменник, сборник золы и дымоход. Однако, в зависимости от типа прибора и вида используемого топлива, изменяется и устройство самого оборудования.
Классификация нагревательных элементов на твердом топливе проводится по следующим параметрам:
- тип используемого энергоносителя (дрова, пеллеты, уголь, смешенное топливо);
- количество контуров и наличие варочной поверхности;
- мощность и КПД;
- тип горения топлива;
- энергозависимость;
- способ загрузки топлива.
Бытовые отопительные котлы на твердом топливе отличаются размерами и весом, а потому в продаже имеются только напольные модели, в отличие от котлов на других энергоносителях, где присутствуют напольные и настенные модели. Правильно выполненный монтаж прибора осуществляется только специалистами, которые имеют соответствующий сертификат и точно выполняют инструкции.
Stropuva S20U
Оригинальная конструкция модели Stropuva S20U родом из Литвы обеспечивает длительность горения одной закладки топлива до 120 часов. В отличие от большинства твердотопливных котлов, здесь топливо горит сверху вниз, а не наоборот. Происходит послойное сжигание угля, пеллет, брикетов или дров с подводом воздуха к области горения. Такой подход кроме длительного интервала закладки гарантирует экономичный расход топлива и КПД 85%. Если предполагается работа только на дровах, то изделие будет полностью энергонезависимым. Для сжигания угля необходимо использование вентилятора для принудительного нагнетания воздуха, соответственно, такая модификация требует подключения к сети. Лучше всего проявляет себя при использовании высококалорийного угля. В камеру сгорания помещается до 116 кг такого топлива, тогда как дров – около 54 кг. Производитель особенно подчеркивает необходимость установки изделия специалистами, потому что самостоятельный монтаж не всегда учитывает всех нюансов и как результат – закипание теплоносителя и прочие неприятные последствия. Основные технические характеристики Stropuva S20U
| Характеристики | Значения |
| Номинальная мощность, кВт | 20 |
| Отапливаемая площадь, м² | 200 |
| КПД, % | 85 |
| Топливо | дрова 450×250 мм, пеллеты, уголь, брикеты |
| Материал теплообменника | сталь |
| Количество контуров | 1 |
| Камера сгорания | открытая |
| Диаметр дымохода, мм | 180 |
| Размеры, мм | 2100х557 |
| Масса, кг | 245 |
| Родина бренда / Производство | Литва / Россия |
| Цена, руб. | 117 760 |
Посмотреть видеообзор Stropuva S20U:
Внутренняя конструкция
Твердотопливный котел для отопления частного дома с автоматической загрузкой топлива отличается от полуавтоматов более сложным внутренним устройством. Так, процесс сгорания топлива осуществляется в специальной горелке, а отходы в виде золы постепенно ссыпаются в зольник. С помощью колосников можно топить котел в полуавтоматическом режиме.
Чтобы оборудование работало качественно и без сбоев, нужно подготовить уголь с правильной фракцией. Процедура нагрева теплоносителя выполняется в теплообменнике.
Чтобы продлить срок службы котельной установки, важно грамотно настроить температурный режим на обратке. Если обратка будет холодной, теплообменник подвергнется растрескиванию или сильной деформации
В крупногабаритных системах с длинными контурами размещают 3-ходовые термостатические клапаны, которые будут в автоматическом режиме смешивать горячий теплоноситель с холодным.
Виды автоматических котлов
Источник фото: steplo-trend.ru
В зависимости от типа горючего автоматические котлы длительного горения разделяются на такие виды:
- Работающие на пеллетах.
- Угольные теплогенераторы.
- Работающие на древесной щепе.
- Универсальные агрегаты.
Для первой группы используют в качестве топлива пеллеты, которые представляют собой цилиндрические гранулы из древесных отходов. Такие котлы универсальны, поскольку в них можно загружать всевозможные отходы, включая щепу, лузгу подсолнечника, солому и др.
Пеллетное устройство характеризуется полной автоматизацией, поэтому участие человека в его работе требуется не чаще 1-2 раз в 7 дней. При этом такие теплогенераторы демонстрируют следующие достоинства:
- Максимальный процент КПД — до 90%.
- Полная автоматизация. Ее обеспечивает автоматический регулятор тяги для твердотопливных котлов.
- Соответствие экологическим нормам и стандартам.
- Чистота эксплуатации.
К недостаткам варианта относят дороговизну оборудования и обслуживания, а также важность хранения сырья в сухой постройке. В противном случае оно отсыреет
Генераторы на угле и щепе работают по схожему принципу, поскольку они оборудованы аналогичным шнековым механизмом, загружающим топливный материал в соответствующий блок по команде. Отличия затрагивают только конструкцию самого шнека: в угольных системах он более крупный, что способствует высоким показателям КПД.
Для бесперебойной работы угольных систем важно выбирать горючее с правильной влажностью и качеством. Все котлы, работающие на угольном топливе, обладают опцией измельчения сырья, поскольку загруженная древесина может иметь разную фракцию и длину
Для оптимизации размеров между местом хранения топлива и шнеком устанавливается специальный измельчающий нож. Его работа зависит от электрического двигателя.
Существуют и универсальные установки, которые функционируют на любом виде твердого топлива. Т.е. для обогрева домов можно использовать как уголь, так и дрова. Подобная возможность обусловлена наличием дополнительного резервуара для хранения и погрузки поленьев.
За счет сложного исполнения процент эффективности снижается до 80-85%, т.к. агрегат работает в режиме твердотопливного котла.
Современные производители стараются сделать свои установки максимально функциональными и производительными, поэтому отдельные модели способны работать даже на угольной пыли и лузге семечек.
Особенности хранения топлива
Для обеспечения жилого дома углем на осенне-зимне-весенний период хозяева должны предусмотреть условия его хранения. При их правильной организации эксплуатация твердотопливного оборудования станет безопасной и будет достигнут максимальный КПД агрегата.
Основные из условий хранения:
- легкость доступа к топливу для транспортировки его к печи;.
- наличие возле дома специального складского помещения и поддержание в нем комфортных условий;
- хорошая освещенность и достаточная вентиляция для проведения погрузочно-разгрузочных работ и др.
При полной загрузке склада топливом на весь холодный период должно выполняться главное условие его хранения – он не должен потерять свои функциональные (горючие) свойства. Главная слабость каменного угля после добычи и поднятия его на поверхность – это окисление. Чем крупнее его куски, тем больше времени они сохранят свои свойства. Например, уголь фракции более 100 мм может храниться (без потери качества) до 3 лет, а мелкий – меньше 1 года. Последний рекомендуется закупать только на 1 сезон.
Требования к месту и условиям хранения:
- топливо желательно расфасовать в мешки или ящики из дерева;
- в помещении (кроме времени погрузки-разгрузки) должно быть темно;
- если уголь засыпается в специальную яму, то его нужно утрамбовать для снижения воздушной прослойки;
- если топливо хранится во дворе, то его желательно закрыть крышкой или плотной полиэтиленовой пленкой;
- помещение под склад должно быть объемным: годовая потребность угля (для 100 м² площади – 4 м³ топлива) + проход + 5 % запаса;
- склад должен быть оборудован дренажными системами для отвода: грунтовых, талых, дождевых вод.
Запрещения к месту расположения помещения хранения:
- его нельзя оснащать коммуникациями: электрическими линиями, газопроводом, теплоцентралью;
- оно не должно находиться над подземными: трубопроводами, газопроводами, электрическими кабелями и т.п.
Поэтому мелкие кусочки необходимо хорошо уплотнять, не оставляя воздушных прослоек, чтобы избежать самовозгорания.
Вспомогательное оборудование для котла
Для большей теплоотдачи ТКДГ воздушные потоки и жидкость доводятся до нужной температуры или состояния. Это позволяет продлить срок эксплуатации агрегата и снизить расход электроэнергии.
Вспомогательное оборудование:
- Система топливоподачи (грейферы, транспортеры).
- Тягодутьевые очистные механизмы (дымососы, вентиляторы, газоходы, воздуховоды).
- Сооружения золошлакоудаления (дробилки, бункеры, транспортеры, золоуловители).
- Насосное оборудование (для питания теплоносителя, заполнения водяного контура и т.д.).
- Сепарационные устройства водоподготовки (фильтры, деаэрационная установка).
- Системы автоматизации (измерительные приборы, датчики, электроника).
Последние позволяют запрограммировать розжиг, настроить автосбор золы в контейнер, подключить аккумуляторную батарею, управлять установкой удаленно, выбирать температурные режимы.
Как выбрать котел длительного горения, работающий на угле
Существует несколько десятков различных моделей твердотопливных отопительных котлов длительного горения на угле. Различия есть в конструкции теплообменника, используемом принципе горения и других характеристиках.
При выборе, кроме производителя и себестоимости модели, следует обращать внимание на следующие характеристики:
Тип теплообменника – изготавливаются стальные и чугунные напольные твердотопливные котлы длительного горения на угле. Большой вес конструкции при полной загрузке топлива, составляет приблизительно 2-3 центнера. Поэтому, все производители изготавливают котлы в напольном исполнении.
Количество контуров – модели длительного горения способны работать как на отопление помещения, так и для ГВС. Одноконтурные котлы, при необходимости, подключаются к бойлеру накопителю. После установки емкости, модель можно подключить к системе горячего водоснабжения. Двухконтурные котлы, одновременно работают на нагрев теплоносителя и горячей воды.
Время автономной работы – одна из основных причин, почему выбирают модели медленного горения, это возможность работать на одной закладке топлива в течение 6-120 часов. Поэтому, время автономного горения влияет на выбор подходящей модели.
Какой котел длительного горения лучше
На рынке отопительного оборудования, возможно выбрать твердотопливный котел практически любой модификации и производительности. Самые лучшие модели, предлагают несколько европейских и российских производителей.
Чтобы облегчить подбор техники, все оборудование делят по территориальному признаку, стране, в которой был изготовлен теплогенератор:
- Латвийские модели – Stropuva.
Чешские котлы – ATMOS, Viadrus.
Российские агрегаты – НМК Магнум, Медведь Comfort.
Немецкие котлы – Buderus, Viessmann.
Украинские модели – SWAG, PALCHE.
Польские котлы – Heiztechnik, SAS, Galmet, Elektromet, Pereko.
Турецкие агрегаты – Radijator.
Европейские агрегаты отличаются хорошими теплотехническими характеристиками и длительным сроком эксплуатации, но, котлы прихотливы к качеству топлива. Использование угля неправильного сорта, приводит к резкому снижению производительности.
Отечественный твердотопливный котел отопления длительного горения на угле, менее чувствителен к качеству топлива и полностью адаптирован к отечественным реалиям эксплуатации.
Цены на угольные котлы
Европейские котлы стоят дороже отечественной продукции. Лидерство, относительно ценовой политики, занимают немецкие котлы. Котлы длительного горения Buderus, Viessmann, стоят, начиная от 350 тыс. руб. Польские, чешские и латвийские модели, предлагаются от 100 тыс. руб.
Котел на угле российского производства с длительным периодом горения, обойдется в 50-60 тыс. руб. в минимальной комплектации. Модели с измененной топочной камерой и принципом верхнего горения, а также универсальное оборудование, будет стоить в пределах 80-100 тыс. руб.
Буквально 5 лет назад, для отечественного потребителя, модели с длительным сгоранием топлива, были в диковинку. На данный момент, оборудование уже стало привычным, появился реальный опыт эксплуатации в условиях русской зимы, что дало возможность получить точное представление о недостатках и преимуществах котлов данного типа.
Плюсами котлов являются:
Использование угля в котлах увеличило время автономного горения в 2-3 раза, по сравнению с обычными твердотопливными агрегатами.
Длительное горение облегчает контроль над температурой нагрева теплоносителя, что предотвращает его перегрев.
Регулируемая интенсивность пламени позволяет сделать точный расчет длительности горения, с максимальным отклонением в несколько часов.
Современное оборудование в состоянии проработать до 5 суток в полностью независимом режиме.
Удобство эксплуатации – в моделях с верхней загрузкой, предусмотрен специальный люк, расположенный в оголовке корпуса. Загрузка угля в котел, благодаря такому изменению в конструкции, стала намного проще.
У первых моделей длительного горения, было много недостатков, проявляющихся в сложности растопки и дальнейшей дозаправке котла. Оборудование отличалось прихотливостью к качеству топлива и быстро выходило из строя. В среднем, за 5 лет прогорал теплообменник, что приводило к дорогостоящему ремонту. Все эти минусы были учтены производителями и на данный момент исправлены.
Остался только один недостаток – высокая стоимость отопительного оборудования. Но благодаря постоянно увеличивающемуся ассортименту продукции и большой конкуренции, цены имеют тенденцию к постоянному снижению. В будущем, можно ожидать еще больший спрос на угольные котлы длительного горения.
Что делать, если топливо горит плохо
На форумах в интернете люди, использующие печь или котел для обогрева помещения, поднимают данный вопрос. Ответы специалистов-теплотехников можно совместить по нескольким характерным признакам некачественной работы оборудования в 4 группы.
Таблица 2. Решения проблемы с низким качеством горения
| № | Причина ухудшения горения | Способ ликвидации |
| 1 | Засорение дымохода и каналов | Тщательная прочистка всей конструкции |
| 2 | Использование старого угля. Отмечается, что уже на второй год хранения топливо горит хуже | Приобретение свежего угля (текущего года выработки) |
| 3 | Износ устройства топки, прогорание колосника | Ремонт с заменой изношенных узлов |
| 4 | Повышенная влажность угля | Просушка на свежем воздухе в сухую и ветреную погоду |
Виды по материалу изготовления
Помимо разных способов горения котлы могут различаться по материалу, то есть выполняться из чугуна либо стали. Два варианта имеют собственные достоинства и недостатки, которые следует учитывать при выборе подходящего устройства. Дадим краткую характеристику:
- сталь (для изготовления берётся особая котловая) быстрее прогорает, менее устойчива к коррозийным процессам, однако не доставляет проблем при ремонте;
- чугун устойчив к коррозии и может похвастаться продолжительным эксплуатационным периодом. Однако может лопнуть от температурного перепада либо удара. Причём трещины нельзя заварить, необходима будет полная замена повреждённой детали.
Есть ещё один нюанс: для монтажа оборудования из чугуна понадобится отдельный фундамент (если его вес с теплоносителем в контуре, топливом и дымовой трубой будет превышать 700 кг). Многие считают отличным вариантом устройства из двух этих материалов: топочной камеры из чугуна, а корпус из стали.
Реализации твердотопливных котлов с автоматикой
Автоматика присутствует на всех видах котлов: классическом, пиролизном и длительного горения.
От простых механических систем до наиболее продвинутых: электронных с возможностью удалённого управления и мониторинга через интернет.
Любая автоматическая электронная система для котлов отопления состоит из датчиков (температуры, давления, тяги, пламени), исполнительных устройств и контроллера, управляющего этими устройствами по заданной программе и показаниям с датчиков.
Управление шиберной заслонкой
Шибер устанавливается в любом твердотопливном котле на выходе из топки перед дымоходом и служит для регулировки тяги и скорости отвода газов, выделяющихся при горении топлива.
Правильная настройка шиберной заслонки значительно повышает КПД котла, а в случае её отсутствия большая часть полезной энергии будет просто «вылетать в трубу». А это вызывает повышенный износ котла и дымохода от перегрева.
Фото 1. Шиберная заслонка с электромагнитным приводом для автоматического твердотопливного котла, повышает его КПД.
Привод шиберной заслонки бывает как электромагнитным, обеспечивающим два положения (полностью открыта — приоткрыта наполовину), так и моторизованным, что позволит точнее контролировать сечение дымохода.
Датчик температуры устанавливается в рубашку котла. При повышении температуры теплоносителя автоматика прикрывает шибер, уменьшая тягу и понижая мощность работы котла, при понижении — наоборот, открывает и увеличивает мощность.
Вентиляторы
Другой способ регулировки тяги заключается в использовании вентиляторов для принудительной циркуляции воздуха в котле. Он позаимствован из промышленных агрегатов, где из-за объёмов топлива КПД играет важную роль.
Фото 2. Вентилятор поддува WPA X2 для котлов, работающих на твердых топливных элементах.
Выделяются два типа вентиляторов для котлов длительного горения:
- Вентилятор поддува — ставится перед топкой вместо дверцы зольника и влияет на подачу кислорода в топочную камеру, регулируя этим интенсивность горения топлива.
- Дымосос — ставится либо в начале дымохода (сразу после котла), либо в его конце.
Основная задача — регулировка тяги, а также её усиление, когда естественной тяги недостаточно для эффективной работы котла (из-за погодных условий или конструкции дымохода).
Скорость вращения вентиляторов, а, следовательно, и их влияние на тягу в системе может плавно регулироваться в широких пределах с помощью тиристорного блока управления.
Внимание! В случае недостаточной температуры теплоносителя, контроллер увеличивает тягу, изменяя обороты вентилятора. Если котёл слишком горячий, тяга уменьшается
Дверца зольника
Самый распространённый вариант автоматизации — регулировка раскрытия дверцы зольника (поддувала). Открывая или закрывая дверцу, изменяют естественную тягу и оказывают влияние на температуру котла.
Простейшие системы регулировки дверцы зольника — термомеханические. Устройство состоит из термочувствительной жидкости, пружины и цепочки для соединения с дверцей. Устанавливается в штатные отверстия котла, где обеспечивается термоконтакт с теплоносителем.
Фото 3. Регулируемая дверца зольника твердотопливного котла, как один из вариантов автоматизации.
На терморегуляторе устанавливается нужная температура. При перегреве жидкость расширяется, преодолевает силу упругости пружины и ослабляет цепь, дверца прикрывается, тяга уменьшается, и температура падает. В противном случае дверца открывается шире, и температура растёт.
Важно! Подобные системы не требуют питания и надёжны, но точность регулировки ограничена 5–10 °C. Электронные системы используют температурные датчики для контроля теплоносителя и электромеханические приводы, устанавливаемые на дверцу зольника. Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C
Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C
Электронные системы используют температурные датчики для контроля теплоносителя и электромеханические приводы, устанавливаемые на дверцу зольника. Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C.
Поскольку электронные системы требуют постоянного питания, стоит озаботиться установкой источников бесперебойного питания (ИБП), чтобы при отключении электричества котёл не вышел из строя.
Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены
LIEPSNELĖ L20U
Неоднократно упоминаемая нами литовская модель, которая является одной из лучших среди котлов длительного горения. Отличается одной из наибольших камерой сгорания объемом 320 л, высоким КПД 91%, своей надежностью и всеядностью. Однако максимально допустимое рабочее давление – 1,5 бар, что не допускает установку котла во многих системах отопления закрытого типа с более высоким давлением.
При полной закладке дровами, котел может сохранять равномерное горение до рекордных 36 часов (важно использовать полена длиной не более 40-45 см), а на угле, соответственно, – до 7 суток. В целом модель абсолютно универсальная, в качестве топлива могут быть использованы дрова, опилки, стружка, пеллеты, уголь или даже торф, но важно помнить о длительности горения каждого из видов топлива
Stropuva S20U
Отличная литовская модель, как и LIEPSNELĖ L20U – шахтного типа (подача воздуха сверху), что обеспечивает длительность горения (сверху-вниз) на одной закладке до 7 суток. Объем камеры сгорания 262 л. КПД универсальной модели S20U оптимальный – 85%. Котел имеет надежную, проверенную на практике, конструкцию. При топке дровами имеет существенные недостатки: высокие требования к сухости дров и высокий уровень образования на стенках топки дегтя. Производитель рекомендует использовать в качестве топлива каменный уголь. Вне зависимости от топлива, необходимо проводить очистку котла раз в 1-2 месяца.
Стоимость: 105 000 рублей.
НЕДЕЛЬКА КО-60
Известный котел длительного горения российского производства с пиковой мощностью 60 кВт и объемом камеры сгорания 160 л. При сжигании качественных сортов угля КПД достигает 92%. Теплообменник и котел изготовлены из особо толстой и прочной стали, что отразилось и на его весе в 420 кг. Несмотря на большую тепловую мощность, котел оптимально использовать в домах площадью около 150 м2. Для отопления дома площадью 200 м2 и более длительность горения будет меньше, порядка 4-5 дней.
Существенным недостатком модели является высокая цена, сравнимая с более качественными по сплавам и конструкции иностранными моделям. Тем не менее, котел представляет отличную альтернативу.
Стоимость: 130 000 руб.
Стимул ДГ-1 20
Еще одна модель отечественного производства с объемом камеры сгорания 110 л. Отличается верхним расположением теплообменников, что снижает вероятность образования конденсата и делает процесс их очистки более удобным. На практике, в виду небольшой топки, топливо редко горит до 7 дней, обычно длительность горения составляет 5-6 суток.
Стоимость: 95 000 руб.
Как эксплуатировать устройство
Оптимальная работа любого оборудования зависит от режима работы и характеристик топлива. Чтобы в воздуховодах не образовывалась сажа и конденсат, топка должна работать в оптимальном режиме. «Придушенная» работа при недостатке воздуха ведёт к резкому снижению КПД: котёл потребляет много дров. Горит долго, но греет слабо.
Котельная
Котельное помещение обладает следующими важными параметрами:
- Изолированность. Дым при растопке не должен попадать в жилые помещения. Оптимально, если котельная будет устроена вне жилого помещения, в отдельном здании или помещении с доступом с улицы.
- Объем и удобство обслуживания. Устанавливается оборудование на фундамент, вокруг предусматривается свободное место для беспроблемного доступа к узлам обвязки, шиберу, прочисткам.
- Наличие дымохода и вентиляции. Твердотопливные котлы длительного горения склонны к повышенному образованию конденсата. Кирпичный дымоход не годится — конденсат проникнет через кладку. Стоит применять гильзы из нержавеющей стали, керамику.
Топливо
Твердотопливные котлы будут работать в режиме длительного горения только при наличии соответствующего топлива. Чудес не бывает — для получения киловатта энергии нужно сжечь определённое количество энергоносителя. Рассчитывается количество топлива просто: нужно знать теплотворную способность и умножить её на КПД котла.
Дрова. Применять стоит только сухую древесину, желательно лиственных твёрдых пород. Затраты на подготовку окупятся беспроблемной работой отопления.
Пеллеты. От производителя поступает уже готовое высококалорийное и технологичное топливо. Пеллеты сыпучие, но не оставляют мусора. Их придумали для облегчения транспортировки отходов промышленности. Пеллетные топки легко автоматизировать, при больших бункерах без участия человека котёл способен гореть месяцами!
Опилки, щепа. Применение отходов деревообработки имеет 2 проблемы: влажность и мусор. Опилки обладают довольно низкой плотностью, следовательно, низкой теплотворной способностью.
Это окупается дешевизной топлива, на многих предприятиях их отдают даром или за бесценок.
Сыпучие растительные остатки: солома, жмых, лузга. Новое слово в альтернативной энергетике — применение возобновляемого топлива. Остатки от производства, солома, стебли подсолнуха и прочее местное топливо раньше утилизировалось как мусор. Применение такого топлива окупается за счёт дешевизны, но применять стоит, если есть постоянная возможность приобрести новую партию.
Сложности при хранении и транспортировке сыпучего топлива решаются при помощи ёмкостей, биг-бэгов, расфасовке в бумажные пакеты.
Внимание! Хранить такое топливо в большой куче нельзя! Влага конденсируется, топливо начинает гнить, перегревается, есть риск самовозгорания. Хранить удобнее в мешках, сложенных на полки для доступа воздуха
Хранить удобнее в мешках, сложенных на полки для доступа воздуха.
Правила безопасного использования
- Устройство дымохода. Именно в месте прохождения дымохода через перекрытия начинаются пожары. Хорошая теплоизоляция дымохода и соблюдение правил эксплуатации защитят от пожара.
- Периодическая чистка от сажи теплообменника и дымохода. В непрочищенных дымоходах сажа может загореться. Температура горения сажи выше 1000 °C, из трубы при этом летит огромное количество искр. Опасно! Есть огромный риск пожара!
- Не оставляйте открытое пламя без присмотра. Не поручайте протопку детям или людям с психическими отклонениями.
- Котлы длительного горения — технологичные устройства. Внимательно изучите инструкцию и придерживайтесь рекомендаций производителя.