Автоматика для твердотопливного котла

Сила тяги

Сила тяги зависит от разных факторов:

• Температуры дымовых газов.
• Сечения дымохода.
• Погодных условий (влажность, уличная температура и т.д.).

Влияние этих параметров на работу отопительных приборов может быть различным, поэтому всегда нужно рассматривать конкретные условия работы коммуникаций. Нужно отметить еще один параметр, который нередко ускользает от внимания потребителей, но оказывает немалое влияние на силу тяги – тип котельного оборудования. Как показала практика, зависимость эксплуатации газовых и твердотопливных котлов от их типа выглядит следующим образом:

При эксплуатации газового оборудования сила тяги колеблется незначительно, показатель может считаться стабильным. Это объясняется тем, что дымовые газы, образуемые при работе котла, имеют практически одинаковую температуру. Неровность может возникать только при прогреве дымохода и является кратковременной.
Твердотопливные котлы показывают разные данные. Однозначно судить о влиянии абсолютно всех моделей на показатели тяги невозможно. Это объясняется использованием разных видов топлива (дрова, торф, уголь, пеллеты, опилки). Также неоднородность показателей может зависеть и от типа твердотопливного котла.
Несмотря на тип котла и вид твердого топлива, есть ряд сходных моментов

Наибольшую важность имеют следующие: продолжительное время, необходимое для того, чтобы топливо разгорелось, значительная разница температур отходящих дымовых газов в начале работы оборудования и после того, как котел выйдет на нормальный режим.
При эксплуатации твердотопливных котлов существует вероятность не только снижения тяги и ухудшения процесса горения, но и появления гипертяги. Признак такого явления – сильный шум во время работы оборудования, а самые «приятные» последствия – задымление и повышение расхода топлива.

Как выбрать подходящий механизм

На возможность установки механического терморегулятора указывает наличие вваренной гильзы в корпус котла сбоку, спереди или сверху, кроме того дверца зольника должна открываться вверх. Для агрегатов, у которых дверца поддувала открывается в сторону пока еще серийных регуляторов нет. Пространство вокруг корпуса должно позволять беспрепятственно монтировать и корректировать работу устройства.

Выбранное устройство должно соответствовать следующим требованиям:

1. Внутренняя резьба гильзы определяет наружную резьбу регулятора.
2. Конструкция и мощность рычажного механизма должна позволить беспрепятственно полностью поднимать и опускать дверцу поддувала, поэтому смотрите на какое усилие рассчитан механизм и сравнивайте его с весом дверцы поддувала.
3. Большинство регуляторов надежно работает в диапазоне 60°-90° С.

Марки котлов на твердом топливе российского производства

Анализ технических характеристик поможет составить общее представление о твердотопливных котлах длительного горения. Отзывы потребителей на независимых форумах дают объективную оценку отечественных разработок.

Таблица 1. Твердотопливные котлы Zota Mix и Pellet производства завода отопительной техники и автоматики (г. Красноярск):

Таблица 1. Твердотопливные котлы Zota Mix и Pellet производства завода отопительной техники и автоматики (г. Красноярск)

• КПД котлов модельного ряда Zota Mix — 80%, Pellet — 90%;
• комбинированные стальные твердотопливные котлы Zota Mix работают на любом виде топлива (сжиженный или природный газ, электричество, жидкое топливо);
• камера сгорания и зольный ящик расположены внутри водяной рубашки;
• регулируемая заслонка дымохода, механический тягорегулятор и подсос воздуха эжектором, который установлен в топочной дверце, обеспечивают полное сгорание топлива при минимальной тяге;
• внешняя поверхность корпуса покрыта антикоррозийным полимерным составом;
• съемная дверца за передней панелью обеспечивает доступ для чистки газохода;
• возможность ремонта.

Конструкция котла Zota Mix

• нужен запас топлива и место для его хранения;
• затраты по доставке, выгрузке и складированию дров, угля, брикетов;
• снижение производительности котлов Zota Mix при использовании некачественного топлива (бурый уголь на 10÷20%, сырые дрова на 60÷70%);
• для Zota Mix — ручная загрузка топлива, очистка зольника, стенок топки, газоходов и дымового патрубка;
• обязательная подготовка котловой воды (жесткость до 2 мг-экв/л);
• установка в отдельном помещении;
• для котлов линии Zota Mix необходима установка теплоаккумулятора, дымососа, бойлера.

Таблица 2. Аппараты комбинированные твердотопливные с водяным контуром (АКТВ). Производитель ООО «Сибтеплоэнергомаш» (г. Новосибирск):

Таблица 2. Аппараты комбинированные твердотопливные с водяным контуром (АКТВ). Производитель ООО «Сибтеплоэнергомаш» (г. Новосибирск)

• бюджетный вариант твердотопливных котлов с водяным контуром для дома (цена 11000÷25000 рублей);
• компактный размер;
• водяной теплообменник охватывает топку со всех сторон (кроме фронта);
• выдвижной зольный ящик;
• монтажное гнездо для регулятора тяги;
• возможность подключения к дымовой трубе любой конфигурации;
• стальной теплообменник позволяет упрощенное подключение к отопительной обвязке (без подмеса);
• конструкция адаптирована для работы на газу и электричестве.

Котлы «Каракан» от производителя ООО «Сибтеплоэнергомаш»

• устаревшая конструкция, примитивная автоматика низкого качества;
• заявленные производителем технические характеристики (мощность, отапливаемая площадь и КПД) по отзывам потребителей не соответствуют фактическим показателям.

Таблица 3. Твердотопливные пиролизные котлы Буржуй & К от ООО «НПО «ТЭС» (г. Кострома):

Таблица 3. Твердотопливные пиролизные котлы Буржуй & К от ООО «НПО «ТЭС» (г. Кострома)

• обеспечивает стабильное горение топлива любой сортности и степени влажности;
• эффективная работа котла с одной закладки в течение 8 часов;
• экономный расход топлива;
• совместимость генератора с системами естественной или принудительной циркуляции;
• экологичный агрегат, топливо проходит цикл полного сгорания, не образуя вредных выбросов в атмосферу;
• конструкция топки обеспечивает выход на эффективный режим работы за 40 минут.

Твердотопливные пиролизные котлы «Буржуй & К»

• сложный монтаж: подключение должны производить работники специализированных предприятий, имеющих лицензию на данный вид деятельности (в противном случае гарантия от завода-изготовителя на агрегат не распространяется);
• ручная закладка топлива и чистка камеры сгорания;
• большой вес.

Установка и эксплуатация твердотопливных котлов должны производиться в соответствии с правилами пожаробезопасности

Для обогрева загородной дачи. гаража или теплицы возможно изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками. Видео с материалами на эту тему можно найти в интернете. Но помните, что главным условием использования отопительного оборудования, является пожаробезопасность. А гарантировать выполнение этого условия может только сертифицированный производитель при должных условиях эксплуатации и монтажа оборудования.

https://youtube.com/watch?v=3sfw2qpCMrY

https://youtube.com/watch?v=1z6OOs3WdH4

Твердотопливные котлы с автоматической подачей

Особо стоит остановиться на той категории твердотопливных нагревательных аппаратах, которые снабжены устройствами и механизмами, облегчающие работу кочегара. Речь идет о таком виде котельного оборудования, как твердотопливный котел, оснащенный механизмом автоматической подачи топлива. Целый ряд нынешних нагревательных агрегатов оборудуется специальными приспособлениями, с помощью которых постоянно осуществляется загрузка топлива в камеру сгорания. Такие устройства  носят название пеллетных, потому что в топку идут пелллеты – мелкие легкогорючие гранулы, сделанные на основе отходов древесины.

Котлы с автоматической подачей топлива считаются одним из самых эффективным. КПД в таком устройстве достигает 80-85%, за счет максимально полного сжигания топлива и автоматизации самого процесса. Подобная техника обеспечивает во время эксплуатации необходимый комфорт, чистоту и уют в доме. Твердое топливо аккуратно засыпается в бункер и уже оттуда подается шнековым механизмом в камеру сгорания.

Котлы отопления на твердом топливе в дополнение к автоматической подаче топлива оборудуются еще приспособлением, позволяющим чистить зольник, не прикладывая к этому человеческих рук.

Типы систем автоматики котлов

Котловая автоматика выпускается 2-х видов:

1. Энергозависимая, которая работает только от электросети.
2. Энергонезависимая, способная функционировать в автономном режиме без подачи напряжения на ее исполнительные механизмы.

Передовые энергозависимые системы обладают самым широким набором выполняемых функций, начиная от системы безопасности котлоагрегата и заканчивая   погодозависимым управлением, с применением новейших технологических решений и интеграцией в систему “Умный дом”.

Энергонезависимая автоматика более упрощенная и не имеет развитой системы управления, ее применяют в местах с нестабильной подачей электроэнергии, а также на угольных агрегатах. Основные параметры, которые контролирует такая система: перегрев воды, уровень разряжения в топке и присутствие факела в топке.

Конструкция и монтаж автоматики для котлов

Механические регуляторы тяги состоят из термостатической головки, которая погружается в теплообменник котла (вкручивается в предусмотренное отверстие). При изменении температуры воды термостат поворачивает рычаг, а тот в свою очередь через цепочку приоткрывает или опускает дверцу на зольнике или поворотную заслонку вентилятора. Механика проста, не требует электричества, но и управление здесь только притоком воздуха.

Управляющие модули – компактные приборы с несколькими кабельными выводами: на термостат или термопару, к насосу, к вентилятору. Режимы и настройки задаются на кнопочно-сенсорных панелях с ЖК-дисплеями. Как правило, контроллеры размещаются на котле или вблизи него, поэтому длина кабелей невелика – метр-полтора. Потребляемая мощность – 2…3 Вт, но для защиты от скачков напряжения и замыканий есть предохранитель на 1 А.

Средства автоматизации для котельных

Технические средства автоматизации:

• датчики параметров технологического процесса;
• исполнительные механизмы, перемещающие по командам в нужном направлении регулирующие органы;
• управляющая техника, обрабатывающая в соответствии с заложенными в неё алгоритмами и программами информацию от датчиков и формирующая команды исполнительным механизмам;
• приборы для выбора режимов управления и для дистанционного управления исполнительными механизмами;
• средства отображения и представления информации оперативному персоналу;
• устройства для документирования и архивирования технологической информации;
• средства коллективного представления информации.

Вся эта техника за вторую половину прошлого столетия претерпела революционные изменения, не в последнюю очередь, благодаря достижениям советской науки. Так, например, приборы манометрического ряда, широко применяемые при измерениях давления, расхода, скорости и уровня жидкостей и газов, а также при измерениях силы и массы, поменяли физический принцип чувствительного элемента.

Вместо мембраны, прогибающейся под действием сила и перемещающей шток электромеханического преобразователя, стали использовать тензометрический способ. Его суть в том, что некоторые материалы при механическом воздействии на них меняют свои электрические параметры. Чувствительная измерительная схема улавливает эти изменения, а вычислительное устройство, встроенное в прибор, переводит их в величину технологического параметра.

Приборы стали компактней, надёжней, точнее. И технологичней в производстве. Современные исполнительные механизмы принимают не только команды «включить» и «выключить», как было много лет. Они могут принимать команды в цифровом коде, самостоятельно расшифровывать их, исполнять и предавать отчёт о своих действиях и своём состоянии. Управляющая техника прошла путь от ламповых регуляторов и релейно-контактных схем до микропроцессорных регулирующих, логических и демонстрационных контроллеров.

За рубежом применение подобных контроллеров в системах автоматизации различных объектов началось чуть раньше. Микропроцессорный контроллер – это вычислительное устройство, сконструированное специально для управления технологическим объектом и расположенным в непосредственной от него близости.

Контроллер состоит из следующих блоков и устройств:

• блок питания;
• вычислитель;
• блок ввода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
• устройство ввода дискретных сигналов активных (в виде напряжения) и пассивных (в виде сухого контакта);
• блок вывода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
• устройство вывода дискретных сигналов активных и пассивных;
• прибор интерфейсной связи для подключения контроллера к системному информационному полю.

Блоки ввода и вывода сигналов – блоки группы УСО (устройств связи с объектом) – все многоканальные, имеют от 8 до 16 каналов. На конкретную задачу контролер собирается методом проектной компоновки. Состав и количество блоков УСО выбирается исходя из количества соответствующих сигналов в системе. В блоке вычислителя находится процессор, оперативная память (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ). В ПЗУ записана библиотека алгоритмов. Её состав охватывает практически все используемые в подобных системах задачи управления – регулирования, арифметических вычислений, динамических преобразований, логических действий.

Программирование контроллеров ведётся методом технологического программирования. Для современных моделей контроллеров этот метод представляет собой сборку функциональной схемы задачи управления на экране монитора.

После простейшей проверки на отсутствие ошибок схема-программа загружается в оперативную память контроллера. Интуитивная доступность метода для традиционных автоматчиков способствовала быстрому и широкому распространению Ремиконтов.

Как правильно выбрать схему подключения котла

Для того чтобы в доме было тепло, мало знать про то, какие есть схемы отопления с твердотопливным котлом. Мастера, которые не один год занимаются созданием систем отопления, дают следующие рекомендации:

1. Создавая чертеж схемы отопления на твердотопливном котле, предварительно стоит ознакомиться с видами и принципами работы таких теплогенераторов. Это может быть нагреватель постоянного или длительного горения, пиролизный или пеллетный агрегат, буфер. У каждого из таких устройств есть свои критерии работы, которые для некоторых могут стать минусами, а для других плюсами.

1. Чтобы получилась идеальная схема теплоснабжения, нужно суметь совместить функционирование котла с баком, так как этот элемент накапливает тепловую энергию. Это обосновано тем, что нагревающий воду элемент может менять свою температуру в диапазоне от 60 до 90 градусов. Постоянного показателя нет. Так как твердотопливные котлы являются инертными приборами, это выгодно их отличает от газовых, дизельных и электрических аналогов.
2. Выбирая схему отопления нужно объективно оценивать риск перебоя с электроэнергией. Если в районе часто возникает отключение света, то система с водяным насосом, не только не окупит себя, но и быстро может выйти из строя. Поэтому тут лучше выбирать тип отопления с естественной циркуляцией.
3. Выбирая обвязку, стоит заранее продумать предохранительные линии между котлом и баком. Их располагают в точках входных и выходных труб так, чтобы они были максимально близко к водонагревателю. Также для достижения максимального эффекта, нужно постараться, чтобы расстояние между котлом и расширительным баком было минимальным. Но тут уже нельзя монтировать предохранительные клапаны или краны.
4. Если же была выбрана схема с насосом, то его устанавливают на возвратной трубе, максимально близко к теплогенератору. Таким образом, если даже и отключат свет и насос перестанет работать, то вода будет продолжать двигаться по контуру, то есть минимальное тепло сохранится. Устройство нужно монтировать по обводному пути. Только тогда будет возможность отключить его от сети (при необходимости), а сам обвод перекрыть посредством кранов.

1. Есть такое понятие, как байпас. Это перемычки с кранами, которые размещают между линией подачи и обратной трубой. Такое обустройство способствует возврату «лишней» горячей воды, когда объем меняется посредством терморегулятора.
2. В дымоходной трубе необходимо устанавливать клапан из нержавеющей стали. Так как в дыме есть влага, пусть и в небольших количествах, но именно она может спровоцировать разрушение внутренней части.

Обвязка – процесс, которому стоит уделить особое внимание. Поэтому проектируют и монтируют ее только в том случае, если есть полная уверенность в своих силах. Николай Авраменко, 51 год, г

Энергодар

Николай Авраменко, 51 год, г. Энергодар

Ознакомившись со статьей, я бы хотел внести свое примечание. Тут затрагивалась тема эксплуатационных характеристик твердотопливных котлов. Указывалось о том, что у них есть такая особенность, как высокая инерционность. Я бы хотел сказать, что данное явление не свойственно пеллетным котлам. Это обусловлено тем, что в таких устройствах есть горелка, которая получает древесные гранулы порционно. Поэтому, когда прекращается подача сырья, то и пламя сразу угасает. Хотя такие котлы стоят не так уж и дешево.

Антон Абрамов, 29 лет, г. Омск

В свое время я интересовался работой твердотопливных котлов, так как предлагали должность, связанную с этой сферой. Я бы хотел пару своих слов оставить о термостате и его регулирующей особенности. Нужно понимать, когда устанавливается определенная температура, например, в 85 градусов, хоть и прикрывается заслонка, но горение и тление то продолжается. Из-за этого вода еще нагревается на пару градусов, а уже потом установится точно. Поэтому не стоит термостат крутить туда-сюда, иначе, это может привести к поломке всей системы.

Никита Карпенко, 37 лет, г. Архангельск

Когда мы построили дом за городом, мы планировали там жить круглый год. Пришло время, что дело дошло до отопления, и я остановился на системе закрытого типа с естественной циркуляцией. Во-первых, мне было достаточно легко ее создать своими руками, во-вторых, мы были уже немного ограничены в деньгах. Особых проблем у меня в монтаже не возникло, но когда пришли первые холода, я понял, что тепла на дом явно не хватает. Так в школе я неплохо дружил с физикой, то понял, что тепло «теряется» на участках, где трубы остались открытыми. Взяв рулон минеральной ваты, я обвернул все трубы, которые проходят на открытых участках. Буквально уже к концу первого дня, наша семья почувствовала значительное потепление в комнатах. Поэтому о таких моментах нужно помнить.

Основные характеристики контроллера

Автоматика предотвращает замерзание труб в системе отопления

К характеристическим показателям встроенных в котел электронных контроллеров относят:

• возможность управления интенсивностью подачи топлива в узел, ответственный за его сгорание;
• реализацию всех предусмотренных для таких систем защитных функций (от перегрева или замерзания труб, остановки насоса);
• количество объектов управления и возможность их приоритетного выбора;
• наличие GPS блока, позволяющего управлять автоматикой котла дистанционно;
• возможность обновления программного обеспечения с определенной периодичностью.

Плюсы и минусы автоматического устройства

Достоинства:

• Автономность: системы на твёрдом топливе требуют регулярной загрузки топлива, иногда до 10 раз в сутки. Автоматика увеличивает длительность горения и КПД системы, благодаря чему следить за котлом нужно реже.
• Дистанционное управление: продвинутые электронные системы обеспечивают управление через интернет или SMS, позволяя следить за котлом из любой точки мира или запускать отопление заранее перед приездом.
• Точное определение и поддержание температуры — избавляет от необходимости регулировать тягу вручную, уменьшает влияние качества топлива на стабильность системы.
• Безопасность использования: перегретый дымоход, закипание теплоносителя, всё это может привести к опасным аварийным ситуациям или даже возгоранию. Автоматика освобождает пользователя от необходимости контроля за работой котла и оповещает о нештатных ситуациях.

Недостатки:

• Энергозависимость: при сбое электропитания котёл может перейти в бесконтрольный режим, поэтому для автоматических систем необходимо механическое резервирование и бесперебойное энергоснабжение.
• Стоимость: хотя электронные системы управления котлами не являются чересчур сложными, они позиционируются на класс выше классических котлов, и их цена неоправданно высока.

Какая автоматика лучше

Сегодня рынок котельного оборудования перенасыщен предложениям по автоматизации котлов, поступающих как от импортных, так и отечественных производителей.

Первые очень дорогие и капризные, плохо переносят условия работы российских инженерных сетей, вторые менее функциональные. Лучшая автоматика для котла всегда его родная, то есть выпущенная в единой комплектации заводом-изготовителем.

Именно там на стендах она получает правильную настройку с режимами работы агрегата. Не менее важный фактор автоматики котельных — гарантийные обязательства производителя, который должен в течение не менее года бесплатно гарантировать ее работу и заменить узел в случае выхода его из строя.

Немецкая

Немецкая автоматика для котлов Vaillant, Honeywell, AEG, Bosch на российском рынке довольна популярна, что объясняется ее превосходным потребительским качеством, долговечностью и надежностью. Высокий уровень автоматизации и защиты. В последнее время немецкими производителями налажена автоматизация конденсатных котлов, обеспечивающих К.П.Д. практически 100%.

Итальянская автоматика

Лучшей итальянской автоматической системой для газовых котлов в мире считается EuroSIT 630. Она выпускается в полном соответствии со стандартами ЕС, но при этом имеют более низкую цену чем немецкие системы.

Автоматика котлов EuroSIT 630 охватывает все параметры работы котла, но очень чувствительна к параметрам работы газовой линии и электросети. Для этой системы обязательная установка стабилизаторов входного напряжения.

Российская

В последнее время все больше котлов приобретаются с российскими системами автоматики, поскольку они с самым низким уровнем цен обеспечивают хорошую систему защиты и надежное управление котлом.

Опыт наработанный с автоматизацией процессов в промышленных котельных успешно интегрирован в работу бытовых котлов с применением новейших технологий и наработок европейских производителей. В числе большого числа российских компаний особенно, самые популярные “Нева-Транзит” и “Лемакс”.

Автоматизация каскадных котельных

Роль автоматики в таких котельных огромна, чтобы обеспечить их надежное и эффективное функционирование. Именно она несёт ответственность за то, чтобы получить наибольшую эффективность от агрегатов, функционирующих в каскаде, гарантируя при этом чувствительность котлов на потребительские запросы.

В этих системах каскадная логика интегрируется в базовую автоматическую схему и настраивается для определенного парка котельного оборудования. Базовые функции автоматизации каскадных схем теплоснабжения:

1. Сбор пользовательских данных на выработку тепловой энергии и нахождение приоритета между видами нагрузки.
2. Расчет рационального режима деятельности каждого единичного агрегата для гарантии запрашиваемой мощности.
3. Гарантия равномерного распределения теплового режима котлов.
4. Контроль работоспособности оборудования, диагностика аварийных ситуаций и сигнализация о них.

Подобная политика регулирования применяется в современной каскадной котельной. В этом случае каждый единичный аппарат должен функционировать на минимальной модуляции, гарантирующей тепловую нагрузку.

Только в таких условиях можно получить высокий КПД каскадной установки при равномерном использовании ресурса работы котлоагрегатов.

Виды и преимущества автоматических устройств для газовых котлов

Автоматический блок управления для газового котла может работать автономно или от сети

Автоматика для газового котла традиционно классифицируется по степени ее зависимости от энергоснабжения. Согласно этому признаку различают:

• энергозависимые системы, работающие только при наличии электричества;
• энергонезависимая электроника, не нуждающаяся в подключении к электрической сети.

Во втором варианте обычно используется резервный ИБП. Многие пользователи отдают предпочтение системам, зависимым от источника энергоснабжения, поскольку они обладают большей функциональностью. Второй вариант питания автоматики для отопления актуален для ситуаций, когда в конкретной местности наблюдаются постоянные перебои с электроэнергией, а сам прибор надежно работает от простейшей электроники.

К преимуществам автоматических газовых котлов как управляемых агрегатов относят:

• возможность поддерживать температуру в контурах отопления на фиксированном уровне без вмешательства человека;
• способность работать в автоматическом режиме в течение длительного времени (до 48 часов);
• наличие системы автоматического поджога твердого и газового топлива;
• ограничение вмешательства оператора в управление напольным или настенным котлом.

Пользователю достаточно задать определенный температурный режим, который постоянно поддерживается в пределах жилого помещения.

Важное преимущество оснащенных автоматикой газовых котлов отопления – независимость в критических условиях эксплуатации. При срочном отключении не надо дожидаться его полного остывания

Нет необходимости сливать теплоноситель, опасаясь размораживания системы. Автоматика выполнит все эти операции по команде хозяина, не находящегося в пределах дома. Посредством управляемой по телефону электроники можно задавать требуемый режим работы газового котла и при желании оптимизировать его.