Правила эксплуатации газовых и твердотопливных автоматических котлов

Виды твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы изготавливаются только с напольным вариантом установки, они могут быть предназначены, как для сжигания только одного вида топлива, как классические агрегаты, так и для разных видов топлива, как пиролизные и пеллетные.

Устройства чаще выпускаются одноконтурными, но в большинстве вариантов имеют возможность включения внешнего бойлера косвенного нагрева ГВС. Кроме того современные котлы, работающие на твердом топливе оборудуются электрическими ТЭНами для поддержания температуры внутреннего контура отопления в ночное время или при отсутствии жильцов дома.

Классические

Этим модификациям агрегатам уже больше двухсот лет и они имеют традиционную конструкцию. Комплектуются топочной и зольной камерами, ёмкостным теплообменником в виде водяной рубашки и дымовентиляционной системой.

Работают такие агрегаты на любом твердом топливе. Они мало эффективны, поскольку не имеют развитых поверхностей нагрева. Это приводит к тому, что в них большие потери тепла с уходящими газами, порядка до 20 %.

Кроме того они не имеют автоматической подачи топлива, засыпка топлива происходит каждые 2-3 часа в ручную. Агрегаты работают с естественным отводом топочных газов в атмосферу, управление процессом горения выполняется в ручном режиме, через регулировочную заслонку для подачи воздуха.

Контур отопления подключается к внутридомовой системе теплоснабжения, работающей по принципу естественной циркуляции. Обычно мощность таких агрегатов не высокая, они способны обогреть дома с площадью не выше 150 м2.

Пиролизные

Нормальное функционирование агрегатов данного класса протекает в режиме генерации на базе тления топлива с выделением летучих веществ. В теплотехнике такой технологический процесс именуется пиролизом.

В качестве энергоносителей, как правило, применяется древесина. Под воздействием высочайших температур и дефицита воздуха они расщепляются до газообразных летучих веществ, которые сгорают в пиролизной камере, с выработкой тепловой энергии, которая через теплообменник передается греющему теплоносителю отопительного контура.

Для реализации пиролизного процесса топка разделена на 2 рабочие камеры. В основной — топливо тлеет, с выделением горючих газов, которые  догорают в зоне дожига при температуре 1200 С , обогащенные вторичным воздухом.

Пеплетные

Такие котлы сжигают специально приготовленное топливо — пеллеты в виде гранул, полученных в процессе переработки производственных и сельскохозяйственных отходов: опилок, фрагментов растений и торфа.

Они характеризуются небольшой влажностью и очень высокой теплотворной способностью и определенной текучестью, что позволяет организовать автоматическую подачу топлива в котел без участия человека.

Котлы оборудованы системой автоматического розжига и регулирования процесса горения, что обуславливает высокие показатели эффективности — КПД до 92 %. Агрегаты способны отапливать помещения с большой площадью — 1000 м2. Они экологически безопасны, поскольку обеспечивают полное сжигание вредных веществ в топливе.

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;
• Пиролизные котлы отопления;
• Котлы длительного горения;
• Автоматические;

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.

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.

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.

Подключение аварийных систем

Элементы аварийных систем в схеме обвязки используются в целях:

• защиты от повышения максимального рабочего давления в системе;
• защиты от превышения максимально допустимой выходной температуры теплоносителя, перегрева котла и элементов системы отопления;
• предотвращения образования конденсата в котле вследствие большого перепада температур теплоносителя на входе и выходе устройства.

Предохранительный клапан

Защита котла и элементов системы при превышении рабочего давления теплонесущей жидкости обеспечивается предохранительным клапаном, устанавливаемом на подающей линии при выходе из котла. Такой клапан может входить в группу безопасности котла, которая встраивается в сам котел или подключается отдельно.

Как работает предохранительный клапан

К патрубку сброса давления клапана подсоединяется сливной шланг. При срабатывании клапана лишняя теплонесущая жидкость из системы через шланг сливается в канализацию.

Аварийный теплообменник

Авариный теплообменник нужен для защиты котла и элементов системы от перегрева.

Перегрев оборудования может произойти в двух случаях:

1. при превышении вырабатываемой котлом мощности свыше необходимой для потребителей тепла;
2. при прекращения работы циркуляционного насоса вследствие его поломки или отключения электричества.

Теплообменник состоит из охлаждающего модуля и термоклапана с выносным тепловым датчиком, настроенным на определенную температуру. Устанавливаться они могут внутри самого котла или отдельно на линии подачи теплоносителя в систему отопления.

Как работает теплообменник

При превышении допустимой температуры по сигналу теплового датчика срабатывает термоклапан.

Он подает холодную воду от магистрали водоснабжения в модуль охлаждения, в котором происходит отбор лишнего тепла от теплоносителя. Из модуля охлаждения отобравшая тепло вода поступает в канализацию.

Дополнительный контур

Защита котла от перегрева в системах с принудительной циркуляцией может быть также обеспечена с помощью дополнительного контура с естественной циркуляцией, к которому подключается накопительная емкость для ГВС.

Обвязка котла с дополнительным контуром

При нормальной работе системы давление, создаваемое циркуляционным насосом в основном контуре, запирает дополнительный контур при помощи обратного клапана, не давая циркулировать в нем теплонесущей жидкости.

При выключении по какой-либо причине насоса прекращается принудительная циркуляция теплоносителя в основном контуре и начинается естественная циркуляция в дополнительном контуре. За счет этого происходит охлаждение теплонесущей жидкости в системе до необходимой температуры.

Термостатический смеситель

Поддерживание минимально необходимой температуры на входе в котел, чтобы предотвратить образование в нем конденсата, обеспечивается термостатическим смесителем.

Устройство устанавливается на обратном трубопроводе и подключается к подающей линии при помощи перемычки (байпаса).

Установка термостатического смесителя

При низкой температуре теплоносителя в обратной линии термосмеситель открывается и подмешивает в нее горячую жидкость. После достижения нужной температуры термосмеситель закрывается и перестает подавать через байпас в обратку горячий теплоноситель.

Эту схему можно использовать в системах с любым видом циркуляции.

Можно ли сделать твердотопливный котел своими руками из подручных средств?

Лучшие пиролизные твердотопливные котлы

Оригинальная система твердотопливного котла этого типа имеет двухкамерную конструкцию. В первой камере при недостатке воздуха сгорает топливо, выделяя пиролизный газ. Во второй камере сгорает пиролизный газ, этот процесс можно регулировать, что позволяет экономить горючее. Двухступенчатое сжигание позволяет полностью твердому топливу прогорать, это увеличивает КПД. Оборудование более комфортно в работе, но требует использования сухих дров и зависит от электричества. Команда ВыборЭксперта.ру проанализировала 9 моделей и выбрала 3 пиролизных котла, которые отличаются высокой эффективностью, надежностью и не требуют сложного обслуживания.

Везувий Эльбрус-10

Простая и надежная конструкция, рассчитанная на отопление небольшого дома или дачи, площадью до 100 кв.м. Работает на дровах и угле, предусмотрена установка ТЭНа, мощностью 6 кВт. Рекомендуемое давление в системе – до 3 атмосфер. Конструкция теплообменника упрощает доступ при чистке. КПД достигает 80%, приближаясь к показателям котлов на дизельном топливе.

Корпус изготовлен из конструкционной стали, герметичные дверцы выполнены из чугуна. Терморегулятор, ТЭН и система отопления могут подключаться с любой стороны корпуса. Оборудование предназначено для работы в системах с естественной и принудительной циркуляцией.

Достоинства:

• Точная регулировка мощности помогает создать комфортный микроклимат;
• Эффективная базальтовая теплоизоляция;
• Компактная конструкция;
• На одной закладке дров горит 8 часов;
• Простое обслуживание.

Недостатки:

Небольшой объем камеры, которая рассчитана на дрова 38 см.

Модель отличается простой конструкцией, которая позволяет обойтись без установки дымососа, работающего от электричества. Энергонезависимый пиролизный котел – экономичное решение для загородного дома и дачи в удаленном от цивилизации поселке.

Буржуй-К Стандарт-20

Высокая мощность и КПД 85% позволяют использовать оборудования для системы отопления дома площадью 200-220 кв.м. Теплообменник изготовлен из жаропрочной стали. Объемная камера позволяет использовать дрова, длиной до 55 см. Работает на всех видах твердого топлива. Максимальная температура теплоносителя – 95 градусов, давление в системе может достигать 4,5 атмосфер.

Модель укомплектована терморегулятором, патрубком для подключения дымохода с заслонкой. Механическое управление делает систему энергонезависимой. Встроенные термометр и манометр упрощают контроль над основными рабочими параметрами.

Достоинства:

• Время горения на одной закладке дров до 12 часов;
• Низкий процент вредных выбросов в атмосферу;
• Максимальное прогорание топлива;
• Высокая скорость нагрева помещения;
• Гарантия производителя 30 месяцев.

Недостатки:

Не предусмотрена возможность подключения ТЭНа.

Atmos DC 32 S

Мощная модель, предназначенная для обогрева здания, площадью 250-350 кв.м. При создании применяется жаропрочная сталь, толщиной от 3 до 8 мм. Для увеличения теплоотдачи в камере используются керамические блоки. Мощность автоматически регулируется с помощью электромеханической заслонки. Регулятор выполняет функцию защиты от перегрева. Регулирующий термостат управляет вентилятором, который нагнетает воздух и поддерживает заданную температуру. Может работать при выключенном вентиляторе, при этом мощность падает до 70%.

Модель можно оснастить фирменной системой электронной регулировки, которая учитывает температуру воздуха в помещении и на улице. Микроконтроллер управляет вентиляторов и другим оборудованием, позволяя экономить топливо и увеличивать время горения на одной закладке.

Достоинства:

• КПД до 90%;
• Вместительная камера;
• Максимальная длина поленьев 53 см;
• Беспыльный сбор золы;
• Контур охлаждения защищает от перегрева;
• Автоматическое выключение при догорании топлива.

Недостатки:

Высокая цена.

Конструкция и принцип работы

Твердотопливный котел — энергетический устройство, напольного размещения, цилиндрической либо прямоугольной формой. Предназначается для производства тепловой энергии на нужды отопления и ГВС, путем сжигания твердых видов топлива: уголь, дрова, брикеты, пеллеты и других энергетических отходов промышленного производства.

Практически все твердотопливные агрегаты имеют равную базовую конструкцию, которая отличается только размерами и конфигурацией некоторых функциональных узлов. Обычно конструкции такого отопителя состоят:

1. Топочная камера с дверкой для загрузки топлива.
2. Колосниковая решетка, для удержания горящего топлива.
3. Зольная камера со створкой, для сбора твердых остатков горения.
4. Водяная рубашка или подогреватель для контура отопления и ГВС.
5. Дымоотвод с заслонкой.
6. Автоматический блок управления и защиты.
7. Патрубки на подаче и обратке теплоносителя для обвязки с внутридомовой системой отопления.

Для пиролизных котлов, которые работают на минимальном количестве дутьевого воздуха, потребуется дополнительная камера для сжигания пиролизного газа. Имеются также конструкционные отличия для котлов длительного горения, в которых сжигание происходит сверху вниз.

Основной принцип функционирования отопительного агрегата:

1. Загрузка топлива в топку в ручном или автоматическом режиме.
2. Процесс розжига топлива в ручном или автоматическом режиме;
3. Процесс горения и передача тепловой энергии водяному теплоносителю в контуре отопления или ГВС.
4. Вывод отработанных дымовых газов через дымоотводящую систему в атмосферу с применением естественной или принудительной циркуляции движения газов.
5. Циркуляция теплоносителя по внутридомовой системе отопления с помощью принудительной или естественной циркуляции движения теплоносителя.

Как выбрать твердотопливный котел

Оборудование для отопления должно быть надежным, экономичным, способным поддерживать оптимальный микроклимат. Технику, отвечающую этим требованиям, предлагают отечественные и зарубежные компании. Какой твердотопливный котел лучше для частного дома, а какой может справиться только с отоплением небольшой дачи – зависит от ряда параметров, учитывающихся при выборе модели.

Тепловая мощность

Приобрести можно небольшой недорогой котел, но необходимо учитывать мощность оборудования. Производители обязательно указывают эту характеристику в технической документации. От тепловой мощности зависит максимальная площадь отапливаемого помещения. Эти параметры находятся в прямой зависимости: на 1 кВт не должно быть больше 10 кв.м. помещений при высоте потолков 2,7 метров. Для отопления небольшого дома в 60-70 кв.м. достаточно котла с тепловой мощностью 6-7 кВт.

Предварительные расчеты актуальны для небольших зданий. Более точные параметры должны учитывать калорийность используемого топлива, количество устанавливаемых радиаторов, наличие бойлера и его объем. Детальный расчет тепловой мощности рекомендуется заказать у теплотехников. Это поможет избавиться от проблем во время сильных морозов или при использовании низкокалорийного топлива.

КПД

Соотношение потребленного топлива к количеству полезного тепла называется КПД. Оборудования со 100% показателями нет, теплопотери возникают от недожога выделяемых газов, о чем соответствует появление сажи. Часть тепловой энергии уходит через трубу, другая – тратится на нагрев стенок и теплообмен с воздухом помещения, где установлено оборудования. Снижает КПД сырое топливо, неправильная подача воздуха.

Максимальный КПД у моделей пиролизного типа, сделать его более высоким позволяет не только высокая температура горения газов, но и полное прогорание топлива. Производители увеличивают КПД за счет монтажа комбинированной теплоизоляции, частью которой становится водяная рубашка – энергия тратится не на нагрев воздуха, а на увеличение температуры воды. Чем выше КПД – тем рентабельнее система отопления.

Вид горючего

Рекомендуется купить котел, который работает на доступном виде топлива. Автоматизированные пеллетные модели привлекают функционалом, но при отсутствии доступа к пеллетам можно остаться в холодном доме. Универсальные модели работают на каменном угле и дровах. Уголь горит дольше, что позволяет тратить на обслуживание минимум времени. Дрова – более доступный вид топлива.

При выборе модели, работающей на дровах, следует учесть рекомендуемый размер поленьев, способность эффективно сжигать сырое топливо. Пиролизные котлы функционируют на сухих дровах. Если нет возможности хранить топливо в помещении с нормальной влажностью, то от такого оборудования придется отказаться.

Материал теплообменника

Производители выпускают модели со стальными и чугунными теплообменниками. Изготовленные из жаропрочной стали теплообменники обладают небольшой инерционностью, отличаются простотой в обслуживании, небольшим весом и устойчивостью к механическим повреждениям. Из стали можно изготовить конструкцию любой сложности и улучшить рабочие параметры. Недостатки – короткий срок эксплуатации, риск прогорания и низкая устойчивость к коррозии.

Чугунные секционные теплообменники устойчивы к воздействию коррозии, кислот, высоким температурам. Хорошая теплоотдача позволяет использовать секции небольших размеров. Чугун хрупкий материал, не устойчивый к резким перепадам температур. Теплообменники имеют большой вес и отличаются низким КПД.

Количество контуров отопления

Модели с одним водяным контуром предназначены только для отопления. Двухконтурный котел обеспечит теплом и горячей водой. Эти модели более дорогие, поэтому при необходимости лучше использовать оборудование с возможностью подключения бойлера. Топить летом не всегда комфортно, в этой ситуации выручит твердотопливный электрический котел с ТЭНом, который поддержит нужную температуру в системе горячего водоснабжения.