Живя в собственном доме, не всегда есть возможность подключиться к системе газоснабжения по разным на то причинам, а отапливать помещение как-то необходимо. И поэтому перед вами стоит выбор, какой же котел в данном случае приобрести: электрический или твердотопливный.
Понять что лучше, можно только детально изучив основные характеристики и принцип работы отопительного агрегата. Поэтому именно в этой статье опишу принцип работы твердотопливного котла, особенности его использования и предоставлю много другой полезной информации.
Что представляют собой твердотопливные котлы
Отопление газом – не всегда самый выгодный вариант получения тепла в жилище с экономической точки зрения.
Электричество – тоже не является панацеей, ведь напряжение в городской сети еще более-менее стабильное, а за городом «скачет» так, что полагаться на него не стоит.
Выхода из такой ситуации всего два: установить дома камин или твердотопливный котел.
Такой вид отопительного оборудования надежен, долговечен и не зависит от переменчивых внешних условий.
Но, если камин, являясь помимо прочего, элитным декоративным элементом, стоит дорого, то котел на дровах доступен по цене и универсален, т.к. может быть установлен где угодно без изматывающей бумажной волокиты.
Основное топливо для твердотопливных котлов это уголь, дрова, дровяные брикеты и прессованные гранулы.
Это основное топливо. Отклонение от этого условия влечет за собой заметное ухудшение процесса горения и коэффициента полезного действия котла на твердом топливе. Также может случиться поломка самого котла и безвозвратный его выход из строя.
Сегодня многие граждане стремятся оборудовать свой дом нагревательным прибором, работающим на твердом топливе. Это объясняется хорошими эксплуатационными характеристиками отопительного оборудования данного вида, отсутствием необходимости получать разрешение на монтаж твердотопливного нагревательного прибора.
Не последнюю роль в плане выбора отопительной техники играет стоимость топливного ресурса и его относительная доступность.
Однако выбрать котел и установить его в доме – этого мало.
Для нормальной работы системы автономного отопления потребуется дополнительная установка различных устройств, приспособлений и механизмов.
Большая часть таких приспособлений обеспечивают нормальное функционирование всего отопительного комплекса и его безопасность.
Буферная емкость или теплоаккумулятор, для твердотопливного котла как раз относится к разряду таких устройств, без которых ни один нагревательный агрегат не сможет полноценно работать.
К преимуществам твердотопливных отопительных котлов относятся следующие качества:
- экономичность,
- высокая надежность,
- длительный срок службы,
- невысокая стоимость,
- обширный модельный ряд,
- возможность использования любых видов твердого топлива.
Недостатками котлов являются такие показатели:
- требовательность к качеству горючего материала,
- необходимость в свободном пространстве для хранения топлива,
- ручная загрузка топлива,
- необходимость постоянного контроля работы устройства.
Виды твердотопливных котлов
По материалу теплообменника котлы на твердом топливе бывают:
- стальные,
- чугунные.
Технологически не возможен выпуск многоканальных чугунных теплообменников, так как чугунные детали могут изготовляться только методом литья. Так же невозможно приварить отдельный элемент теплообменника к чугунной секции. Чугунные теплообменники имеют меньшую площадь теплообмена, а значит и меньший КПД.
Стальной котел на твердом топливе имеет меньший запас прочности. Это обусловлено тепловым расширением стали.
В процессе многолетней работы такого котла такой процесс разрушает структуру теплообменника. Но, как правило, качественные стальные котлы на твердом топливе могут работать не менее 15 лет.
Далее котлы отопления делятся по типу загрузки топлива:
- с ручной загрузкой топлива,
- с автоматической подачей.
Котел с автоматической подачей топлива работает на специальных гранулах, особенностью которых является низкий процент золы, влаги и их сыпучесть.
Последняя особенность позволяет им легко попадать с бункера в горелку котла отопления с помощью специального винтового привода. Полного бункера хватает на 3 – 5 дней беспрерывной работы.
Существуют системы для накапливания гранул в отдельных специально оборудованных больших помещениях.
Туда наполняется топливо в таком количестве, чтобы хватило на целый отопительный сезон. С этого склада организуется подача с помощью шнекового или пневматического привода прямо в котел отопления.
Такое оборудование также имеет функцию автоматической чистки теплообменника и управления всеми процессами с помощью мобильного телефона. Это дает возможность работать системе отопления целый сезон без человеческого вмешательства.
В основном люди могут позволить себе купить твердотопливный котел небольших габаритов с маленькой камерой для загрузки топлива. Они горят на одной загрузке не более 6 часов. Это и есть их недостаток.
Так как мы не можем отлучится с котельной на очень продолжительное время. Их плюс – это сравнительно небольшая цена и маленькие габаритные размеры.
Есть еще один вид котлов на дровах и угле – это котлы – плиты.
Они подходят не только для отопления помещений, но и для готовки пищи. Принцип их работы такой же как и в простых котлах. Они имеют водяной объем, который передает тепло в систему отопления.
Но их особенность, это наличие варочной поверхности на которой и осуществляется готовка пищи. Как правило они могут гореть не боле 4 – 6 часов и имеют небольшую стоимость и небольшие габариты.
Кроме это отметим 4 основные конструкции котлов для дома:
-
-
Постоянного горения — котлы бюджетного сегмента.
Имеют простую конструкцию, когда вокруг камеры сгорания находится водяная рубашка, по которой происходит циркуляция теплоносителя и его распространение по всей системе отопления.
Иногда комплектуются водоохлаждаемыми колосниками или плитой для приготовления пищи.
-
-
-
Котлы длительного горения.
Этот вид твердотопливных котлов подразумевает более современную конструкцию оборудования.
Здесь обязательно присутствуют водоохлаждаемые колосники, развитая система дымоудаления (так называемые конвекционные каналы), форсунки подачи воздуха в камеру сгорания и, конечно же, автоматика (блок управления и вентилятор принудительной подачи воздуха).
Также к котлам длительного горения относятся свечкообразные котлы верхнего горения.
-
-
-
Пиролизные котлы.
Конструкция данного вида котлов имеет сразу две камеры сгорания. В первой сжигаются дрова (влажность не более 25%), а во второй горит выделяемый дровами пиролизный газ. КПД таких котлов достигает рекордных 95%, но есть и, конечно же, ряд своих минусов.
-
-
Пеллетные твердотопливные котлы.
Зачастую имеют конструкцию котлов длительного горения, но в нижней дверце расположена специальная пеллетная горелка, на которую, в автоматическом режиме, подаются пеллеты из бункера.
Запаса такого бункера хватает на 2-5 дней. Иногда комплектуются аварийной чугунной решеткой, на которой можно сжигать обычное твердое топливо дрова или уголь.
Также котлы могут быть одноконтурными и двухконтурные.
Одноконтурный котел – это устройство, которое предназначено лишь для отопления помещения. То есть, для подогрева воды в данном случае вам необходимо будет предусмотреть что-нибудь другое. Конструкция такого устройства состоит из теплоносителя и спирали. Теплоносителем может выступать вода или специальный антифриз.
Твердотопливные двухконтурные котлы отопления в свою очередь имеют две функции, применяясь для отапливания помещения и нагрева воды. Такие устройства имеют в своем составе две спирали. Нагреваясь в котле, вода проходит по трубам по всему помещению, возвращается в котел и оттуда попадает в водопровод.
Двухконтурные твердотопливные котлы
Предназначаются двухконтурные котлы отопления на твердом топливе для обогрева помещений.
Данные устройства могут функционировать на дровах, угле, биотопливе из древесных отходов и т.д.
На сегодняшний день котлы двухконтурные твердотопливные считаются относительно недорогим и надежным вариантом теплоснабжения дома и обеспечения горячим водоснабжением.
Эти агрегаты производят двух видов:
- со встроенным в прибор бойлером,
- со встроенным змеевиком.
Чтобы регулировка температуры в котле стала возможной, данное оборудование следует подключить вместе с котлом бойлера, так называемого косвенного нагрева, у которого имеется встроенный змеевик, пропускающий сквозь себя горячую воду из агрегата.
В данном случае этот элемент прибора выполняет функцию теплообменника и его монтируют таким образом, что обеспечивается равномерность нагрева жидкости. Поскольку у теплообменника площадь поверхности большая, вода становится горячей за короткий промежуток времени.
Все двухконтурные модели, которые работают на твердом топливе, имеют идентичное строение. Это две цилиндрические емкости, одна из которых расположена внутри второй.
Внутренняя отвечает за отопление жилища, а внешняя – за подачу горячей воды. В самом теплообменнике расположена труба, нагревающая воду. Она же делает возможным отвод газа из топки.
У любого двухконтурного котла есть скобообразная труба, отвечающая за распределение тепла.
Схема твердотопливного котла включает в себя следующее:
- регулятор тяги,
- камера сгорания и подогрева, зона горения,
- заслонка,
- телескопная труба,
- распределитель воздуха.
В каждом котле за один раз помещается примерно 30 кг твердого топлива. Это гарантирует бесперебойную работу двухконтурной модели в течение 8 часов. В большинстве случаев теплоносителем выступает вода, поскольку она является недорогим и безопасным сырьем.
Однако нужно учитывать, что зимой, при отсутствии использования двухконтурного аппарата, вода замерзнет. Чтобы избежать этого, необходимо применять антифриз. Его использование не потребуется при ежедневном отоплении жилища.
Двухконтурный котел создается из стали либо чугуна.
Второй вариант считается более долговечным, однако, он отличается повышенной хрупкостью, которая значительно возрастает при сильном нагревании.
Соответственно, во время работы твердотопливного котла необходимо обращать внимание на температуру воды. Чтобы она снизилась, систему отопления заполняют самостоятельно холодной жидкостью. Чугунный твердотопливный котел считается более качественным, ведь его сборка выполняется вручную.
У стального аналога есть множество особенностей.
Хотя такое оборудование более прочное, оно может подвергнуться коррозии из-за контакта с влагой. При превышении уровня температуры, термостатический кран откроется в автоматическом режиме, что приведет к охлаждению системы.
Стоит помнить, что стальной котел создается посредством сварки, а это влияет на цену оборудования.
Оборудование для твердотопливных котлов: буферная ёмкость
Постоянно пополнять топливо в котле неудобно по целому ряду причин, невыгодно, а во многих моделях – и вовсе технологически невозможно.
Можно ли сделать так, чтобы эффективность работы системы отопления не страдала от этой выраженной неравномерности поступления энергии, чтобы в период горения топливной закладки создавался запас избыточного тепла, который можно будет затем полезно применить, а не «выкидывать в трубу»?
Да, это вполне возможно – подобную проблему успешно решает буферная емкость для твердотопливного котла.
Буферная емкость (теплоаккумулятор, аккумулирующая емкость) – это устройство, с помощью которого накапливается и сохраняется тепло.
Он внешне похож на огромный термос, в виде цилиндрического бака с утепленными стенками. Его высота, в несколько раз превышает его объем. Изолирован бак термостойким поролоном, который помогает сохранять и удерживать тепло внутри емкости.
Тепловой аккумулятор, является главным элементом в обогреве и распределении тепла во всем помещении. Его основной задачей, является получение и накопление тепловой энергии, от разных источников тепла (твердотопливный или электрический котел), а затем рациональное распределение по отопительной системе и водоснабжение.
Высокая эффективность буферной ёмкости обусловлена тем, что она способна накапливать и сохранять тепло (определенное количество), а затем постепенно отдавать его. В двух словах буферная ёмкость – это своего рода термос, изготовленная из металла бочка (иногда в утеплителе) объемом от 200 до 7000 литров.
Главным элементом буферной емкости, является термоаккумулирующий материал, который сохраняет и распределяет подачу тепла.
В зависимости от материала, который используется, тепловой аккумулятор может делиться на несколько видов:
- жидкостные,
- твердотельные,
- термохимические,
- паровые,
- с дополнительными элементами нагревания.
Обратим внимание на работу теплоаккумулятора с использованием твердотопливного котла.
В трубопроводе между котлом и аккумулятором тепла, находится циркуляционный насос, который запускается, так начинает работать система.
С нижней половины бака, охлажденная вода перемещается в котел, где она и подогревается. Разогреваясь до нужной температуры, жидкость перемещается в верхнюю часть емкости. Горячая вода находится в верхней части бака, а с помощью насоса жидкость, которая находится внизу, перекачивается в котел.
Во время включения циркуляционного насоса, который установлен в обратной магистрали системы, холодная вода потихоньку поступает в нижнюю половину буферной емкости.
Впоследствии, вытесняется горячая вода из бака и направляется в отопительную систему. После остановки работы топливного котла, тепло из буферной емкости продолжает подаваться в систему, до тех пор, пока холодная жидкость из магистрали не заполнит внутренний объем бака.
Время работы теплоаккумулятора, после остановки котла, зависит от температуры воздуха на улице, объема бака и количества приборов обогревания.
Буферная ёмкость – металлическая бочка с утеплением объемом от 200 литров, устанавливаемая между источником тепловой энергии и системой отопления дома в качестве разделителя тепловых контуров с разной температурой и накопителя тепла.
Аккумулирующий бак необходим, если в одну систему объединяются несколько различных источников тепловой энергии: газовый, твердотопливный, электрический котлы, тепловой насос и солнечный коллектор.
Теплоаккумулятор собирает тепло в любое время работы каждого из источников. Например, днём – от солнечного коллектора, ночью – от теплонасоса или электрокотла, в любое время работы газового или твердотопливного котла.
Раздача тепла происходит в постоянном режиме. Подключение буферной ёмкости в контур передачи тепловой энергии повышает экономичность работы самого твердотопливного котла за счёт сбора и накопления тепла. Это позволяет исключить холостой расход тепловой энергии из системы.
Если температура в буферной емкости упадёт, значит ли это что нужно снова топить котёл. В случае системы без буферной ёмкости температура начинает падать сразу и это падение начинает ощущаться человеком через 0,5 – 3 часа (в зависимости от температуры на улице, утепления дома и т.п.).
В схеме же с буферной емкостью увеличивается количество воды в системе(в зависимости от объема буфера от 500 литров до 2000 и более).
Соответственно и остынет этот объём воды в несколько раз медленнее. Вот и получится, что похолодание после остановки котла вы почувствуете не через 0,5-3 часа, а примерно через 6 – 24 часа.
Вот реальная польза и экономия. То самое время, которое Вы можете не топить котёл.
У большинства видов твердого топлива существует три фазы горения – разгорания, интенсивного горения и затухания. В процессе интенсивного горения топливо отдает тепла больше, чем это требуется системе, а вот начальная и конечная фазы, наоборот, дают недостаточно тепла.
При использовании такого топлива в доме часто бывают большие перепады температур, а комфортный для жизни климат образуется редко и случайно.
Буферная емкость призвана сглаживать эти неровности. Благодаря ей, безо всяких усилий и дополнительного оборудования можно все время видеть на термометре свои любимые +22, +25 или любую другую комфортную для вас цифру.
В фазе интенсивного горения емкость забирает на себя излишки тепла, а после затухания котла продолжает отдавать тепло в систему отопления.
Это позволяет не только поддерживать нужную температуру в помещении, но и экономить до 50% энергоносителей. Точно так же буферная емкость работает и в сочетании с тепловым насосом, только аккумулирует она в этом случае не тепло, а холод.
У аккумулирующей емкости есть еще одна важная функция. Если у вас в системе установлен не один, а несколько отопительных приборов, вы можете подсоединить их к одной буферной емкости.
Благодаря этому можно:
- отказаться от лишних деталей системы,
- настроить отопительные приборы для работы по приоритетности,
- избежать ненужных включений одних приборов или отключений других.
Преимущества и недостатки использования буферной ёмкости
Существует достаточно много причин, по которым стоит использовать эту конструкцию:
-
График работы котла.
Твердотопливные котлы необходимо регулярно оснащать топливом. Ночью такой процесс, совсем неудобен и в таком случае спасает теплоаккумулятор. Теплая вода сохраняется в буферной емкости. А затем распространяется по системе.
Установка теплового аккумулятора позволяет увеличить интервалы между топкой котла и поможет значительно уменьшить расход топлива.
-
Если применяется электрический котел, то экономия происходит ночью.
Так как стоимость на электричество днем и ночью отличается в несколько раз. Монтаж буферного бака позволит запрограммировать работу котла только в ночной период работы.
-
Неравномерная подача тепла.
Практически у всех котлов существует три фазы работы: разгорание, интенсивное горение и затухание. Из-за такого процесса происходят сильные перепады температуры. Буферная емкость поможет избежать такого явления.
В период интенсивного горения бак забирает в себя лишнее тепло, а во время затухания постепенно отдает его в систему отопления.
-
Механическая регулировка работы котла, не позволяет сжигать все вредные вещества.
В период работы твердотопливных котлов выделяются вредные вещества (кислоты, деготь). Стандартные котлы обустроены воздушным клапаном, который блокирует подачу кислорода к топливу и провоцирует выделение вредных веществ.
Устанавливая буферную емкость можно не только обеспечить дом теплом, но и сохранить здоровье и уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.
-
Защита от перегрева.
Интенсивно работая, котел может перегреться, что повлечет за собой плачевные последствия (выход системы из строя, взрыв). Тепловой аккумулятор надежно защищает котельную установку и систему отопления от перегрева.
-
Экономия.
Устанавливая тепловой аккумулятор можно сэкономить до 30% топлива и электроэнергию.
К достоинствам автономных твердотопливных систем отопления с теплоаккумулятором можно отнести следующее:
- Энергетический потенциал твёрдого топлива используется в максимально возможной степени. Соответственно, резко возрастает КПД котельного оборудования.
- Работа системы будет требовать гораздо меньшего вмешательства человека – начиная от сокращения числа загрузок котла топливом до расширения возможностей автоматизации управления режимами работы различных контуров отопления.
- Сам твердотопливный котел получает надежную защиту от перегрева.
- Работа системы становится более плавной и предсказуемо, обеспечивается дифференцированный подход к обогреву различных помещений.
- Появляются широкие возможности модернизации системы, в том числе – с запуском дополнительных источников тепловой энергии, без демонтажа старых.
- В большинстве случаев одновременно решается и проблема горячего водоснабжения дома.
Имеется также ряд недостатков:
-
Система отопления, оснащенная буферной емкостью, характеризуется очень большой инерционностью. Это означает, что от момента первичного розжига котла и до выхода на номинальные режим работы потребуется весьма немало времени.
Вряд ли это будет оправдано в загородном доме, который в зимний период хозяева посещают только на выходные дни – в таких ситуациях требуется быстрый нагрев.
-
Теплооаккумуляторы – это громоздкие и тяжеловесные (особенно – в заполненном водой состоянии) конструкции.
Для них требуется достаточно места и хорошо подготовленное надежное основание. Причем – поблизости от котла отопления.
Не в каждой котельной это возможно. Плюс к этому – сложности с доставкой разгрузкой, а нередко – еще и с заносом ёмкости в помещение (может не пройти в дверь). Все это следует учитывать заранее.
- К недостаткам можно отнести и весьма высокую цену таких приборов, которая порой даже превосходит стоимость котла. Этот «минус», правда, скрашивает ожидаемый эффект экономии от более рационального использования топлива.
-
Теплоаккумулятор в полной мере раскроет свои положительные качества только в том случае, если паспортная мощность твердотопливного котла (или суммарная мощность иных источников тепла) будет хотя бы вдвое выше, чем расчётное значение, необходимое для эффективного обогрева дома.
В противном случае приобретение буферной емкости видится нерентабельным.
Регулятор тяги для котлов
Не так давно интенсивность горения дровяных отопителей регулировалась исключительно вручную, путем открывания или закрывания дверцы зольника, откуда происходит подача воздуха в топку за счет естественной тяги дымохода.
Сейчас этим занимается специальное устройство — регулятор тяги для твердотопливных котлов. Хозяину дома только и остается, что выставить желаемую температуру теплоносителя. Вопрос в том, насколько хорошо справляется данный элемент со своими функциями и нужен ли он вообще.
Элемент представляет собой герметичную колбу, наполненную термочувствительной жидкостью, значительно расширяющейся при нагревании. Он находится в том конце корпуса, который вкручивается внутрь водяной рубашки котла и непосредственно контактирует с теплоносителем.
Конструкция изделия от разных производителей может отличаться.
Типовой механический регулятор тяги состоит из следующих элементов:
- Погружная гильза,
- Термостатическая капсула,
- Шток,
- Исполнительный механизм,
- Рычаг,
- Пружина,
- Настроечная рукоятка,
- Цепь.
Функционирует устройство следующим образом:
- жидкость в термостатическом элементе нагревается, контактируя с нагревающимся теплоносителем,
- благодаря расширению рабочей среды в термостатическом элементе, исполнительный механизм перемещает рычаг,
- при перемещении рычага ослабляется цепочка и заслонка начинает закрывать отверстие,
- за счет уменьшения потока воздуха в топку, интенсивность горения топлива снижается,
- теплоноситель остывает и вместе с этим сжимается рабочая среда в термостатическом элементе,
- рычаг перемещается вверх, приоткрывая заслонку,
- регулировка выполняется циклически до полного прогорания топлива, при остывании теплоносителя рычаг поднимает заслонку в верхнее положение.
На торце устройства расположена рукоятка настройки. Она ограничивает ход рычага, определяя крайнее положение воздушной заслонки. Это дает возможность задать определенную температуру теплоносителя, которая будет поддерживаться в автоматическом режиме.
Основными плюсами регулятора тяги являются:
- Простота установки,
- Отсутствие необходимости электрического снабжения,
- Простота эксплуатации,
- Регулятор тяги твердотопливного котла, цена которого очень важна, относительно дешев. Это является видимым преимуществом, потому, очень часто выносится как достоинство, благодаря удачному соотношению цены и качества.
Установить регулятор тяги очень просто, для этого просто необходимо следовать небольшой инструкции:
- Необходимо хорошо прогреть котел вручную,
- Вторым шагом будет установка температуры на приборе в 65 градусов по Цельсию,
- Далее стоит измерить температуру жидкости в системе, и когда она достигнет установленной, то есть 65%, прикрепить регулятор, оставив заслонку приоткрытой, с зазором в пару миллиметров.
Следуя этой простой инструкции, можно без труда установить регулятор тяги для твердотопливных котлов, регулируя показатели системы сразу после крепления.