Основные источники энергии
Прообразом котлов, работающих на твердом топливе, выступает русская печь. Но, в отличие от традиционных аналогов, современное оборудование для переработки тепловой энергии может применять не один вид топлива.
В зависимости от применяемого источника энергии выделяют:
- Угольные котлы – хороши тем, что позволяют получать максимальную мощность из техники, исключая необходимость установки дорогостоящего оборудования. Главным достоинством агрегатов является автономность в работе. Они «всеядны» и подходят для сжигания бурого и каменного угля, антрацита и угольных брикетов.
- Пеллетные — эффективные и высокомощные агрегаты универсальны в применении. Их можно устанавливать при обустройстве как загородных домов, так и автономных мини-котельных. Они работают на топливных гранулах, полученных из древесных торфяных отходов. Отличительной чертой пеллетных котлов является высокий уровень коэффициента полезного действия (КПД), который может достигать 90%. Неоспоримым достоинством пеллетных котлов является также продолжительное горение топлива, а также полное сгорание сырья.
- Пиролизные – главной особенностью устройств является способность перерабатывать твердое биологическое топливо, содержание влаги в котором не превышает 20%. Сельскохозяйственные и древесные отходы в процессе сгорания разлагаются и выделяют пиролизный газ, который, поступая в нижний отсек из топочной камеры, сжигается при температуре около 1000С°, обеспечивая высокую теплоотдачу. КПД таких установок колеблется в диапазоне 80-90%.
Самыми экологичными считаются котлы с нижним сгоранием, поскольку имеют более высокий КПД. Это объясняется тем, что в процессе сгорания происходит дожигание топливных частиц, что не только снижает расход топлива, но и уменьшает выброс пагубных веществ в окружающую среду.
Материалы изготовления теплообменников
Современные производители выпускают котлы, выполненные из чугуна или стали. Каждый из них имеет свои преимущества.
Защита твердотопливных котлов с буферной ёмкостью
Защитить котёл с помощью самотёка рациональный и правильный вариант защиты котла, на мой взгляд. Самотёчные системы я делаю редко. Они отвратительно выглядят. Трубы большого диаметра по стенам, бррр…
Раньше так делали от безысходности, но в новом доме делать самотёчную систему это глупость. Находятся люди, которые периодически меня ругают за то, что я против самотёчных систем.
С твердотопливным котлом разумно поставить буферную ёмкость. Или теплоаккумулятор, кому как удобнее называть.
При этом котёл с буфером нужно соединить так, чтобы был самотёк. В этом случае, при отключении электроэнергии теплоноситель будет циркулировать от котла к буферной ёмкости. Котёл не закипит.
Ещё один плюс к установке буферной ёмкости возможность регулирования температуры в доме. Я завязываю термостат на циркуляционный насос контура отопления. В этом случае, у меня циркуляционный насос включается по температуре воздуха в доме.
Саша в видео подробно рассказывает как мы делаем системы отопления в частных домах с твердотопливными котлами.
Если буферной ёмкости нет, то можно установить радиатор отопления, соединённый с котлом так, чтобы был самотёк. Считается, что такой радиатор защищает котёл от закипания при отключении циркуляционного насоса.
Как выбрать объём буферной ёмкости
Объём буферной ёмкости я подбираю из расчёта 40 литров на один киловатт мощности котла. При этом объём буферной ёмкости не может быть меньше тонны.
То есть если мощность твердотопливного котла меньше или равно 25 кВт, то ставлю буфер на тонну. Если котёл мощнее, то считаю из расчёта 40 литров на киловатт.
Как выбрать буферную ёмкость
Если люди просили подешевле, я советовал буферные ёмкости S-Tank. Потом увидел, как они у людей текут. Посмотрел, как реагирует на это производитель, и перестал их советовать людям. Даже, наоборот, отговариваю от покупки.
Сейчас из дешёвых буферных ёмкостей ставлю TESY, HAJDU, DRAZICE. У меня бюджетные заказы, поэтому хорошие и дорогие баки я ставлю очень редко. Если вам нужна надёжность, то ставьте баки ACV, VIESSMANN, WOLF.
Защита твердотопливных котлов от перегрева с помощью радиатора отопления
В качестве радиатора охлаждения здесь использован стальной панельный радиатор 22 типа размером 500х600 мм.
Я решил провести тест: проверить, за сколько времени закипит котёл, если отключить циркуляционный насос. У нас котёл Стропува, и горит он около суток.
Поэтому наш тест пройдёт в два этапа:
- День 1. Растапливаем котёл, ждём, когда он наберёт температуру 60 градусов и отключаем циркуляционный насос. Засекаем время, за которое теплоноситель в котле нагреется до 100 градусов.
- День 2. Из схемы обвязки убираем радиатор, растапливаем котёл и отключаем циркуляционный насос. Засекаем время, за которое теплоноситель в котле нагреется до 100 градусов.
О системе отопления в этом доме
В этом доме нет котельной. Заказчик решил разместить котёл на кухне. Я несколько раз пытался его отговорить, но, как говорится, «хозяин — барин». Думаю, через некоторое время он передумает.
Заказчик выбрал дровяную версию котла Stropuva, мощностью 15 кВт. За котлом размещается радиатор охлаждения и обвязка котла, выполненная из меди.
В обвязке установлен трёхходовый термостатический клапан, защищающий обратку котла от охлаждения. Обвязка котла состоит из трёх контуров. Первый контур обслуживает радиаторы. Здесь реализована коллекторная разводка трубопроводов для радиаторов. Коллекторная группа размещена за стеной, в помещении ванной.
Второй контур — тёплые полы. Насосно-смесительный узел размещён за котлом, ниже радиатора охлаждения. Коллекторная группа тёплых полов также размещена в помещении ванной. Третий контур — загрузка бойлера косвенного нагрева.
Он ещё не установлен. Но для него в обвязке котла есть специальные краны. В помещении ванной мы разместили коллекторные группы. Тёплые полы укрывают помещения кухни, ванной, коридор и прихожую. Радиаторы установлены в спальных комнатах и гостиной.
День 1. Испытание котла с радиатором
Котёл нагрелся до 60 градусов, я отключил циркуляционный насос и стал ждать, когда температура в котле поднимется до 100 градусов. За полчаса температура на котле поднялась до 95 градусов и остановилась.
Прошло 3 часа с момента отключения насоса, и температура на котле не поднялась выше 95 градусов. Дольше ждать не стал, запустил циркуляционный насос в штатном режиме.
День 2. Испытание котла без радиатора
Котёл нагрелся до 60 градусов, отключаю циркуляционный насос и жду, когда температура в котле поднимется до 100 градусов. Без радиатора температура в котле поднялась до 100 градусов чуть больше, чем за 30 минут. Включил циркуляционный насос.
Оказывается, радиатор соединённый с котлом самотёком защищает от закипания. Наш эксперимент можно посмотреть в видео.
Основные разновидности
Тип оборудования для обогрева определяет его эксплуатационные свойства, параметры, требования к техобслуживанию. От конструктивного исполнения зависят габариты, область применения техники.
Классический дровяной для отопления частного дома
Наиболее распространенный вариант, отличающийся простотой конструкции, энергонезависимостью, способностью работать со всеми видами горючего. Для терморегуляции задействуются механический привод и заслонка.
Классический дровяной котел отличается простотой конструкции.
С дополнительной тягой
Для более полного сгорания топлива предусматривается принудительная подача воздуха в топку или оснащение агрегата дымососом (вытяжкой для продуктов сгорания, усиливающей тягу). Это увеличивает производительность, снижает расход горючего.
Пиролизный
Газогенераторные модели имеют 2 камеры сгорания: для твердого топлива и выделяемого на первом этапе горючего газа. Такое исполнение обеспечивает экологичность, энергоэффективность установки, повышает ее КПД до 95%. Можно использовать топливо любой фракции при условии контроля его влажности.
Пиролизный котел имеет 2 камеры сгорания.
Длительного горения
Оборудование оснащено колосниками с водяным охлаждением, системой удаления дыма с конвекционными каналами, блоком управления и вентилятором для подачи воздуха. Котлы отличаются 90‑95%-ным КПД, временем автономной работы до 48 часов, отсутствием сложной электроники, что повышает надежность агрегатов.
Автоматический
Подача топлива автоматизирована, выполняется при помощи шнекового конвейера или пневматического транспортера из внешнего бункера, в котором оно хранится в большом объеме. Применяется сложная электроника, контролирующая температуру теплоносителя. Доступна функция дистанционного управления.
Автоматический котел — один из самых удобных агрегатов в использовании.
Почему закипает и взрывается твердотопливный котёл?
Причина одна — большая инерционность котла. При резком прекращении отбора тепла котёл не может быстро потухнуть. Теплоноситель в котле закипает, и возросшим давлением разрывает котёл.
Современные системы отопление — энергозависимые. В них установлен циркуляционный насос, или даже несколько насосов.
По этой причине многим людям нравится самотёчная или гравитационная система отопления. В ней нет элементов, которым нужна электроэнергия. У самотёчной системы это единственное достоинство. Я даже не представляю, что нужно сделать, чтобы котёл закипел с такой системой отопления.
Твердотопливные котлы
Несмотря на все недостатки, твердотопливные котлы для отопления частного дома используются в большинстве случаев. Наверно, во многом это благодаря привычке и традициям, но факт остается фактом — котлов на твердом топливе в нашей стане установлено больше чем всех других.
Твердотопливные котлы работают в основном на дровах и на угле
В основном для отопления используют два вида твердого топлива — дрова и уголь. Что проще достать и дешевле купить, тем в основном и топят. А котлы — под уголь и дрова надо использовать разные: в дровяных твердотопливных котлах загрузочную камеру делают большего объема — чтобы можно было заложить больше дров. В угольных ТТ котлах топку делают меньше по размеру, но с более толстыми стенками: температура горения очень высокая.
Плюсы и минусы
К достоинствам данных агрегатов можно отнести:
- Недорогое (относительно) отопление.
- Простая и надежная конструкция котлов.
- Есть энергонезависимые модели, которые работают без электричества.
Недостатки серьезные:
- Циклический режим работы. В доме то жарко, то холодно. Для нивелирования этого недостатка в системе устанавливают теплоаккумулятор — большую емкость с водой. В ней на фазе активного горения запасается тепло, а потом, когда закладка топлива прогорит, запасенное тепло расходуется на поддержание нормальной температуры.
- Необходимость регулярного обслуживания. Дрова и уголь надо закладывать, разжигать, затем регулировать интенсивность горения. После прогорания топку надо вычистить и запустить процесс по-новой. Очень хлопотно.
Принцип работы обычного твердотопливного котла - Невозможность оставить дом на длительное время. Из-за цикличности работы необходимо присутствие человека: надо топливо подкидывать, иначе система при длительном простое может замерзнуть.
- Процесс закладки топлива и чистки котла довольно грязное занятие. При выборе места установки это стоит учитывать: ставить котел надо максимально близко к входной двери, чтобы не носить грязь через все помещение.
Если говорить в общем, то использование твердотопливного котла для отопления частного дома — неудобное решение. Хоть закупка топлива, как правило, обходится относительно недорого, но если посчитать еще затраты времени, то не так уж и дешево выходит.
Котлы длительного горения
Чтобы увеличить промежуток между закладками топлива были разработаны котлы длительного горения. В них используются две технологии:
- Пиролиз. Пиролизные твердотопливные котлы имеют две или три камеры сгорания. Закладка топлива в них горит при недостатке кислорода. При таком режиме образуется большое количество дымовых газов, большая часть которых горючи. Причем при горении они выделяют тепла намного больше, чем дрова или тот же уголь. Эти газы попадают во вторую камеру, куда через специальные отверстия подается воздух. Смешиваясь с ним, горючие газы воспламеняются, выделяя дополнительную порцию тепла.
Принцип работы пиролизного котла - Режим верхнего горения. В традиционных твердотопливных котлах огонь распространяется снизу-вверх. Из-за этого горит большая часть закладки, топливо прогорает быстро. Во время активного горения часто происходит перегрев системы и дома, что очень некомфортно. При использовании верхнего горения огонь разжигается только в верхней части закладки. Одновременно горит только небольшая часть дров, что выравнивает тепловой режим и увеличивает срок горения закладки.
Котел с верхним горением
Насколько эффективны эти технологии? Довольно эффективны. В зависимости от конструкции одна закладка дров может гореть от 6-8 до 24 часов, а угля — от 10-12 часов до нескольких суток. Но для получения такого результата необходимо использование топлива высокого качества. И дрова и уголь должны быть сухими. Это — основное требование. При использовании влажного топлива котел даже может не выйти на режим тления, то есть, греть он не начнет. Если у вас есть дровник с двух-трех годичным запасом дров или обширный сарай, в котором храниться уголь, котел длительного горения для отопления частного дома — хороший выбор. Лучше, чем обычный.
Пеллетные котлы
Котлы, работающие на пеллетах сложно отнести к какому-то классу, потому о них обычно говорят отдельно. Топливо для этого типа котлов — небольших размеров гранулы из спрессованных опилок. Для хранения пеллет возле котла делают бункер. Его размер определяет время автономной работы оборудования. При достаточном количестве места бункер можно сделать на несколько тонн топлива. Минимальный размер — на пару ведер, чего хватает на день работы.
Котел на пеллетах
Пеллетный отопительный котле оснащен специальной горелкой. Пеллеты из бункера автоматически подаются в зону горения, где сгорают практически без остатка. Нормального качества гранулы дают всего 3-5% золы. Потому чистка требуется редко — раз в неделю или даже раз в несколько недель. Оборудование полностью автоматизировано, при достаточном запасе топлива можно не наведаться неделями.
Но и тут не обошлось без недостатков. Первый — высокая цена на оборудование. Второй — требовательность к качеству пеллет. Они должны иметь малую зольность, хорошую теплотворную способность, не должны ломаться и крошиться. В остальном пеллетный котел для отопления частного дома — хороший выбор. Его плюс еще в том, что используются отходы деревообрабатывающей промышленности.
Правила эксплуатации
Котельные установки являются источником повышенной опасности. В процессе эксплуатации необходимо придерживаться некоторых правил.
- Топливо через загрузочный люк при работающем котле подгружают в термоустойчивых защитных перчатках, чтобы не обжечься.
- Регулировку увеличения/уменьшения мощности осуществляют путем открытия/закрытия дверцы зольного отсека.
- Горючее подгружают, равномерно распределяя его над колосником.
- Зольную камеру чистят несколько раз в день, иначе накопленные отходы горения будут препятствовать попаданию воздуха в топку.
- Полости котла и дымовые проходы периодически очищают изнутри.
- При нагреве теплоносителя свыше нормы жар извлекают из топки и дают воде остыть.
Соблюдение правил эксплуатации не исключает поломки отопительного аппарата.
Типичные проблемы котлов «Гефест» и методы их устранения приведены в таблице.
| Признаки неисправности | Возможные причины | Мероприятия |
| Не разжигается или плохо горит твердое топливо | Сильнее открыть дверцу зольника. Если в камере накопилось много золы – удалить. | |
| Дымовые газы проникают в помещение | Очистить дымоходные каналы изнутри от сажи. При необходимости увеличить высоту трубы. Если она стальная — утеплить или заменить на изделие типа «сэндвич». | |
| Низкий уровень воды в расширительном бачке | Долить теплоноситель до уровня 2/3 | |
| Затруднена циркуляция в трубах отопления | Проверить правильность монтажа системы | |
| Перекрыта обратная линия | Открыть кран | |
| Мощность котла не соответствует объему отопительной системы | Снизить количество радиаторов отопления | |
| Низкий уровень теплоносителя в расширителе | Дополнить бак до уровня 2/3 | |
| Не циркулирует вода в системе | Проверить правильность монтажа системы | |
| Не работает циркуляционный насос | Извлечь топливо и камеры сгорания. Настроить или заменить насос. | |
| Объем системы отопления меньше мощности отопительного прибора | Увеличить количество радиаторов или из секций | |
| Слишком сильный жар в топке | Прикрыть дверцу зольника, снизив подачу воздуха | |
| Через расширительный бак не выходит воздух | Остановить наполнение труб теплоносителем, сбросить давление. Проверить проходимость трубы между баком и котлом, при необходимости прочистить. Наполнить систему через расширитель. | |
| Неисправность автоматического воздухоотводчика. Перекрыт кран мембранного бака. | Остановить заполнение системы, сбросить давление. Открыть кран мембранника. Наладить воздухоотводчик. | |
| Замерзла вода в расширительном бачке | Неисправен предохранитель (для мембранных систем) | |
| Неправильная установка или настройка мембранного бака | Проверить настройки. Заменить бак в случае необходимости. | |
| Перекрыт кран мембранного бака | Открыть крановую задвижку | |
| Протекают стыки с трубами отопления | Соединения плохо уплотнены | Восстановить герметичность стыков |
| При растопке течет черная вода из зольника. После прогрева котла прекращается. | При нагреве образуется конденсат на внутренних поверхностях топки и дымоотвода | Продолжать топить. В течение нескольких дней использования течь исчезнет. |
