Рисунок 3.
Энергозависимые установки
Принцип функционирования и устройство пиролизного котла Wattek PYROTEK.
Функционирование агрегата осуществляется в автоматическом режиме, для чего каждая модель «PYROTEK» обладает панелью управления, которая позволяет произвести модернизацию с дополнением схемы иными регулирующими и контрольными контурами. С помощью панели пользователь может внести коррекцию настроек циркуляционных насосов ЦО и ГВС, а также вытяжного вентилятора на основе полученных данных о температуре котлового теплоносителя. Температурный режим воды в системе можно регулировать с помощью котлового термостата. В управленческой панели есть и термостат минимальной температуры, который деактивирует вентилятор, если температура теплоносителя снизилась до 50 °С. Для удобства к панели можно подключить и комнатный температурный датчик, который будет влиять на функционал пиролизного котла.
Преимущества:
- Различные функциональные режимы (летний, приоритетный по ГВС, с недельными программными установками).
- Внесение устойчивых корректировок, действующих на длительном отрезке времени (до 1 недели).
- Четкое взаимодействие всего функционала с комнатной температурой обеспечивает указанную комфортность среды.
Недостатки:
- сравнительно высокие издержки на приобретение оборудования,
- габариты рабочей камеры ограничивают объем загрузки.
Рисунок 4.
Энергонезависимые пиролизные установки
В качестве примера для рассмотрения возьмем пиролизный энергонезависимый котел «Буржуй-К».
Теплоноситель направляется в агрегат через патрубок обратной линии (8), где, получая теплоэнергию из водяной рубашки котла (12, 13, 14), через патрубок патрубок подающей линии (5) отправляется в отопительную систему. Топливо следует закладывать в топочную камеру (19), в который в отсутствие кислорода осуществляется процедура сжигания. Объем воздуха в камере регулирует дверца подачи первичного воздуха (3), о режиме функционирования которой можно более подробно узнать в разделе «Правила топки». В автоматизированных моделях ее работу контролирует датчик регулировки температуры. В процесс сжигания вырабатывается пиролизный газ, который направляется в камеру дожига отходящих газов (17), где происходит его смешивание посредством инжекторов-дожигателе, обладающих калиброванными отверстиями, с вторичным воздухом, заранее подогретым (11). Таким образом, происходит термохимическая реакция, в которой сгорают топливные газы, выделяя тепловую энергию. Остаточные угарные газы утилизируются через патрубок (6) и дымоход в атмосферу.
Эта сложность, заключающаяся в самой конструкции котла и процессе сжигания топлива, способствует существенному увеличение времени горения на одной топливной закладке.
Преимущества:
- в 4 раза уменьшается потребление топливных ресурсов, в среднем на отопление 100 м 2 понадобится до 17 кг дров в сутки;
- экономятся время и силы пользователя, которому достаточно производить очередную закладку топлива не чаще одного раза в 12 часов на дровах и в 15 часов на угле;
- энергонезависимость котла избавляет от расходов на электроэнергию и защиту оборудования от сбоев в сети питания;
- у пиролизного генератора тепла сравнительно небольшие габариты, что пощзволяет устанавливать в любом месте;
- в качестве топливных энергоресурсов котел потребляет практически все сгораемые материалы.
Недостатки:
- Невозможность внесения корректировок в параметры устанавливаемой домашней температуры.
Когда возникли котлы отопления на твердом топливе? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо глубоко окунуться в историю развития отопления.
Ведь человек использует твердое топливо фактически с начала своего «разумного» существования. И если раньше для этого использовался костер, очаг, а затем каменная печь, требующие постоянного внимания и подпитки топливом, то сегодня их функцию могут выполнять простые или полностью автоматизированные котлы отопления на твердом топливе.
Принцип их действия основан на получении тепла при сгорании твердого топлива и передачи его теплоносителю (воде), циркулирующему в системе отопления. Такие отопительные устройства устанавливают там, где нет возможности отапливаться газом или электроэнергией (часто с финансовых соображений).
Часто в проекте отопительной системы частного дома или офисных помещений используют комбинацию различных котлов. Например, основной отопительный агрегат работает на газе, а котел на твердом топливе используется, как аварийный при перебоях в газоснабжении. Или наоборот - газовый котел - альтернативный вариант.
В этой статье мы раскроем тему классификации котлов отопления на твердом топливе, рассмотрим их основные параметры, дополнительные устройства, расширяющие их функциональные возможности. В общем, раскроем базовые понятия об этой технике, для того, чтобы Вы могли сделать при необходимости покупки правильный выбор.
Интересно знать!
Авторство в создании водяного отопления неформально принадлежит Мартину Тривальду из Швеции. Он, работая надзирателем угольных копей, впервые использовал водяное отопление для обогрева теплицы. Только через столетие в 1820 году аналогичный способ отопления стали использовать в частных домах Англии, позднее в других странах.
Что такое твердое топливо?
В современных котлах в качестве твердого топлива используются:
- дрова;
- древесная щепа;
- каменный уголь;
- бурый уголь;
- торфяные брикеты;
- биотопливо (пеллеты).
Использование этих веществ для отопления экономически оправдано при доступе к дешевым вариантам твердого топлива. Самым «модным» и удобным на сегодняшний день твердым топливом становятся биотопливные пеллеты - это прессованные в виде маленьких брикетов древесные отходы.
Разберемся с типами котлов отопления на твердом топливе
Независимо от того простой это котел или с механической подачей топлива и системой самоочистки, они все равно требуют к себе внимания человека и его участия в процессе их «жизнедеятельности», а также соблюдения строгих правил техники безопасности при их эксплуатации.
По виду материала , из которого они изготовлены, различают два типа котлов:
- стальные;
- чугунные.
У каждого из видов есть свои слабые и сильные стороны!
Например, стальные котлы менее восприимчивы к перепадам температуры, но он сильно подвержен коррозии.Чугунный котел считается «долгожителем» по сравнению со стальным, но он хрупок, боится перегрева, медленно прогревается.
В процессе эксплуатации необходимо следить за наличием воды в «водяной» рубашке котла. Ее отсутствие (что маловероятно, но…) может вызвать перегрев и деформацию котла.
По механизму сжигания твердого топлива , в частности дров, котлы можно разделить на две группы:
- котлы классического горения
- котлы длительного горения
- пиролизные,
- тлеющие.
К первой группе относятся большая часть простых чугунных и стальных котлов на твердом топливе, внутри которых проходит неконтролируемый обычный процесс горения.
Кое-какая «автоматика» все-таки присутствует в таких котлах. В них может быть установлен датчик для контроля температуры воды в котле, соединенный механически (цепочкой) с воздушной заслонкой, влияющей на интенсивность процесса горения в топке.
При превышении температуры воды выше допустимого предела, заслонка закрывается, замедляя процесс горения. Дальнейшее понижение температуры воды приводит к постепенному открыванию заслонки.
В более продвинутых моделях стоят электронные датчики температуры и контроллер, анализирующий их данные и управляющий работой дополнительного наддувного вентилятора. Это приносит существенную долю комфорта в работу с такими котлами отопления на твердом топливе.
Преимущества:
- простота в обслуживании;
- относительно низкая стоимость;
- возможность работать автономно (без электричества);
Недостатки:
- необходимость довольно частого пополнения топливом. Периодичность: 3-8 часов.
Котлы такого типа часто используют в системе с баком-теплоаккумулятором, что позволяет держать температуру воды еще некоторое время после затухания котла.
Среди производителей котлов отопления на твердом топливе «классического» горения хорошо зарекомендовали себя: SAS, Aton, Wichlaczh, Sime, Galmet, Biasi.
Котлы второй группы называются пиролизными или тлеющими .
Пиролизные котлы используют принцип газифицированного сжигания древесины. Это котлы с длительным временем горения на одной «заправке» (около 10-12 часов) и высоким КПД (до 92%), обусловленными тем, что сначала под действием высокой температуры из древесины выделяется древесный газ, который затем сжигается во второй топке.
Такие котлы - высокотехнологичные устройства, «напичканные» электроникой. Кстати, топка у них керамическая, способная долгое время сохранять тепло, снабжена вентилятором, регулирующим интенсивность горения. Он же облегчает растопку котла и делает комфортной загрузку новой партии дров, предотвращая попадание дыма в помещение.
Недостатки присутствуют: высокая стоимость котлов, относительно малый объем рабочей камеры для загрузки.
Европейскими лидерами в производстве пиролизных котлов признаны чешские торговые марки Atmos и Verner. Их продукцией Вы будете довольны на 100%.
Принцип работы твердотопливного пиролизного котла
Котлы «тлеющего» типа в своем принципе работы используют явление тления верхней части топлива. Этот процесс может «растянуться», в случае использования дров, до 30 часов. А прибалтийский производитель Stropuva в своем арсенале имеет модель универсального назначения с обозначением «U», способную до 5 суток «продержаться» на угле. Кроме этого, котлы тлеющего типа относительно недороги.
К недостаткам таких котлов отнесем «требовательность» к топливу:
- влажность (дерева) до 15-20%, уголь высшего качества;
- длина до 60 см;
- мощность до 40кВт.
Производители – Прибалтика Stopuva и Candle.
Необходимую мощность твердотопливного котла приблизительно рассчитывают, исходя из пропорции: на 10 м 2 площади утепленного помещения с потолками до 3 м – 1 кВт мощности котла. За точными цифрами обратитесь к профессионалам.
Важно! Излишняя мощность котла может быть полезна только при использовании некачественного топлива, например, не достаточно сухих дров.
Котел твердотопливный STROPUVA - видео презентация
Заметьте! Среди огромного спектра котлов отопления на твердом топливе у некоторых производителей встречаются модели, допускающие установку дополнительных газовых горелок или горелки на жидкое топливо.
Отдельно остановимся на еще одном виде котлов отопления, которые становятся все более популярными - пеллетные котлы.
Пеллеты - это цилиндрики, спрессованные под большим давлением из биомассы.
Параметры:
- диаметр: от 6 до 1,4 мм;
- длина: от 5 до 20 мм;
- плотность: до 600кг/м 3 ;
- зольный объемный остаток: до 3%.
К преимуществам котлов на пеллетах в первую очередь относим возможность автоматизации их работы, что не возможно ни на угле, ни на дровах.
Котлы отопления на пеллетахна сегодняшний день являються одним из наиболее безопасных, экологически чистыхспособов получения тепла в помещении.
Модельный ряд котлов на пеллетах уже огромен. Объединяет их всех высокий уровень автоматизации процесса горения и принципы организации работы:
- возможность автоматической подачи топлива из бункера или склада;
- поддержание стабильной температуры;
- централизованное управление всей отопительной системой (циркуляционными насосами, системами самоочистки и т.д.)
Бытовые котлы имеют мощность в пределах 10-100 кВт, промышленные - до 1500кВт. Коэффициент полезного действия - до 95%!!!
Кроме того, такие котлы не требуют постоянного присутствия человека. Котел может быть оборудован системой автоматического золоудаления, топливо подаваться не из бункера, а из соседнего помещения - топливного склада, с объемом, позволяющим котлу работать более месяца. Такие котлы поддерживают функцию удаленного управления через мобильный телефон.
Подытожим - сегодня есть, что и из чего выбирать в сфере отопительных систем на твердом топливе. Все зависит от особенностей территории, где Вы проживаете и… от размера Вашего кошелька.
В этой статье мы познакомим читателя с миром современных отопительных установок на твердом топливе. Какими бывают твердотопливные водяные котлы?
Оправдано ли применение именно этого вида топлива экономически? Есть ли у него серьезные недостатки? На все эти вопросы мы постараемся ответить.
Каноническая схема устройства, включающая варочную плиту. Как мы увидим позже — далеко не лучшая конструкция.
Классификация котлов
Понятно, что все котлы на твердом топливе для водяного отопления характеризуются рядом общих черт. По определению они используют тепло сгорания древесины (как вариант — продуктов его переработки), торфа или угля. Кроме того, температура теплоносителя на выходе из котла не превышает 100 градусов.
По каким признакам эти устройства различаются между собой?
Материал
Речь идет о материале, как самого котла, так и его теплообменника — узла, при посредстве которого теплоноситель контактирует с топливником.
Возможны два основных варианта:
- Стальные котлы в среднем несколько дешевле и имеют куда меньшую массу. Однако характеризуются и меньшим сроком службы. Сталь — металл, боящийся коррозии; пламя и весьма агрессивный конденсат стремительно разрушают его.
Однако: качественные твердотопливные котлы отопления российского производства, как и импортные, изготавливаются из жаростойких сортов коррозионно-стойких сталей. Кроме того, топка часто дополнительно защищается футеровкой огнеупорным кирпичом.
- Чугун — материал, в куда меньшей степени боящийся коррозии. Именно поэтому он применяется для изготовления колосников и дверок в печах; именно поэтому чугунные котлы в среднем куда долговечнее стальных.
Цена большего срока службы — большая масса изделий. Как правило, даже котлы скромной (до 16 КВт) тепловой мощности требуют обязательного монтажа исключительно на капитальный фундамент.
Топливо
Наиболее универсальны водяные твердотопливные котлы, способные работать на нескольких видах топлива. Без какой — либо адаптации можно, вычистив зольник, закинуть в топку уголь после дров или торфяные брикеты после пеллет.
Однако ориентированные только на один тип топлива устройства, как правило, обладают более высоким КПД. Их конструкция оптимизирована для горения с вполне определенной температурой пламени и влажностью горючего.
Помимо однотопочных, производятся котлы с двумя раздельными топливниками и двумя теплообменниками. Они позволяют сжигать разные типы топлива, которые требуют разного конструктивного исполнения зона горения. В самом деле, горелка для соляры быстро придет в негодность, если будет находиться среди горящих дров.
Эффективность
КПД у разных типов котлов очень сильно различается. Определяющие этот параметр факторы — температура продуктов сгорания на выходе и количество твердых отходов. В обоих случаях меньше — значит лучше.
Минимальный КПД, часто не достигающий даже 50%, у простейших сделанных своими руками устройств. Да, коробка из стального листа с двумя дверками и змеевиком внутри обойдется совсем недорого; однако для получения необходимого вам количества тепла дров придется сжечь ОЧЕНЬ много.
Фабричное производство твердотопливных котлов опирается на точный расчет их формы и размеров теплообменника. Даже у младших моделей температура продуктов сгорания обычно не превышает 120 градусов. Помимо того, что большее количество тепла отдается теплоносителю, это означает еще и большую пожарную безопасность.
Особняком стоят так называемые пиролизные, или газогенераторные котлы. Как они работают?
- В устройстве присутствуют две топки с теплообменниками в каждой из них. Они сообщаются между собой и размещены одна над другой.
- В верхней топке в условиях недостатка кислорода и высокой температуры дрова медленно тлеют, постепенно распадаясь в золу. Крупных углей при штатной работе котла не остается.
Однако из-за недостатка окислителя горючее сгорает не полностью: оно выделяет большое количество пиролизного газа, состоящего из CO (угарного газа) и летучих углеводородов.
- Этот газ принудительно подается в нижнюю топку, где сгорает уже полностью после того, как к нему подмешивается богатый кислородом воздух.
Газогенераторные твердотопливные водогрейные котлы имеют очень высокий КПД, достигающий у лучших устройств 95 процентов. Однако они в 1,5-2 раза дороже традиционных конструкций и требуют использования топлива с низкой влажностью. Кроме того, младшие модели работают ТОЛЬКО на дровах.
Автономность
Устройства традиционной конструкции требуют постоянного присутствия человека — топку нужно загружать каждые 2-4 часа. Профессия кочегара родилась не на пустом месте. Именно это свойство является основным недостатком твердого топлива; отчасти поэтому если доступен магистральный газ — редкий владелец коттеджа задумается о дровах или угле.
Пиролизный котел, однако, в силу принципа своей работы заставляет топливо не сгорать, а тлеть. На одной загрузке котел может работать до 12 часов.
Сравнительно недавно литовская компания Stropuva наладила поточное производство так называемых котлов верхнего горения. Они обеспечивают отоплению еще большую автономность: на сертификации в 2003 году серийная модель после загрузки 50 килограммов топлива отдавала около 6 КВт тепловой мощности около полутора суток.
За счет чего достигается столь длительное время работы?
- Объем топки увеличен и вмещает несколько десятков, а то и сотен килограммов топлива.
- Колосник и зольник отсутствуют.
- Горит только верхний слой загруженного топлива. Воздух для поддержания горения (точнее, тления) подается сверху через подвижный узел, который под собственной тяжестью опускается по мере прогорания дров или угля.
- Пепел уносится с дымом.
- Область тления топлива отделяется от верхней части камеры массивным металлическим диском (жаргонное название — стаскоблин). Над ним к продуктам неполного сгорания топлива подмешивается воздух извне, и они сгорают с выделением остаточного тепла.
Как видим, в своей основе эти устройства представляют собой пиролизные водогрейные твердотопливные котлы, но с серьезными конструктивными доработками. Понятно, что и здесь ценник не порадует экономного хозяина.
Особняком стоят котлы, работающие на пеллетах — прессованных гранулах из опилок. В них проблема автономности решается регулируемой подачей гранул из бункера.
На фото — котел с бункером для пеллет.
Однако: помимо дороговизны, у этих устройств есть еще одна проблема. Производство пеллет в нашей стране не налажено; не везде можно обеспечить себя этим видом топлива.
Автоматизация
В классических котлах вся автоматика ограничивается простейшей защитой от перегрева теплоносителя. Механический термостат с помощью рычага тянет за цепочку, прикрывающую заслонку. Скорость поступления воздуха уменьшается; теплоотдача котла снижается.
В пиролизных отопителях возможностей куда больше:
- Заслонки с механическим или электрическим управлением и здесь позволяют регулировать тягу;
- Наряду с этим в устройствах с принудительной тягой их тепловой мощностью можно управлять, регулируя обороты вентилятора-дымососа.
Кроме того, возможен контроль не температуры теплоносителя, а температуры воздуха в помещении.
Полезно: недорогие отопительные котлы на твердом топливе российского производства, как правило, управляются примитивным механическим термостатом или вообще только вручную. Не стоит искать среди младших моделей устройства, которые смогут самостоятельно поддерживать комфортную температуру. Однако именно благодаря простоте конструкции они исключительно отказоустойчивы.
Достоинства и недостатки
Эксплуатационные расходы
При текущих российских ценах покупные дрова на втором месте по дешевизне после магистрального газа. Разница между ними невелика — единицы проценто. Понятно, что речь идет о стоимости выработки одного киловатт-часа тепловой энергии.
Уголь дороже, но ненамного.
В пользу дров говорит еще несколько факторов:
- Магистральный газ есть не везде, а отопление сжиженным обходится в несколько раз дороже и по расходам приближается к электрическому отоплению.
- Дрова можно заготавливать самостоятельно, что уменьшит расходы и вовсе до нуля.
- Твердотопливное отопление позволит с пользой утилизировать большую часть бытового мусора. Остальное в условиях загородного дома пойдет в компост и послужит удобрению почвы.
Удобство использования
А вот в этой области — одни минусы.
- Продукты сгорания нужно отводить. Причем коаксиальным отводом — воздухозаборником, как в газовых котлах с закрытой горелкой, утилизацию печных газов реализовать не получится. Нужен полноценный дымоход.
Это украшение на крыше — неизменный атрибут отопления твердым топливом.
- Котлы на твердом топливе существуют только в напольном исполнении. Они массивны и имеют большие размеры. В большинстве случаев им лучше отвести отдельное помещение.
- Топливо нужно хранить неподалеку от котла, причем под навесом. Сравните это требование с удобством подключения к газу или электричеству.
- Закладка топлива и удаление продуктов сгорания требуются часто. Даже в котлах длительного горения, где зольника нет в принципе, вам между закладками топлива все же придется вычищать поддон. Помимо довольно грязной работы, это означает еще одну вещь: уехать на несколько дней и оставить дом теплым не получится.
Установка
Все устройства обсуждаемого нами типа могут монтироваться самостоятельно. Никакой учет и контроль коммунальных служб не требуется.
Однако пару правил нужно соблюдать.
- Массивные котлы монтируются, как уже говорилось, исключительно на собственный фундамент. Ставить 300 — 500 килограммов чугуна на деревянный пол точно не стоит.
В общем-то, лучше перестраховаться и с более легкими стальными: к примеру, твердотопливные котлы белорусского производства КСВ 12,5 при скромной мощности в 12,5 КВт весят 180 кг.
- Вторая инструкция связана с пожарной безопасностью. Корпус котла и дымоход при сгорании топлива заметно нагреваются. Рекомендуется ставить котел на расстоянии не меньше полуметра от ближайшей стены.
Если стенки выполнены из горючего материала — они защищаются кирпичом или листом оцинковки с прокладкой асбеста.
Дымоход отделяется от горючих конструкций перекрытия или стен расстоянием не меньше 25 сантиметров.
Заключение
Много интересного о том, какими бывают твердотопливные котлы — российского производства и импортируемые из-за границы — расскажет видео в конце статьи. Надеемся, что вы найдете там ответы на те вопросы, которые могли у вас остаться.