КПД котла невероятно высок! Какие еще есть особенности у твердотопливного отопления?

Почему отопление называется твердотопливным, понятно из его названия - в качестве энергоносителя в нем выступает твердое топливо, которое, в свою очередь, бывает возобновляемым (древесина), и ископаемым (торф, уголь, сланцы).

Виды твёрдого топлива

Популярными видами твердого топлива для обогрева дома или для использования в котельных считаются:

• угольное топливо - каменный, антрацит, бурый уголь;
• торфяное топливо - торфяные брикеты или пеллеты;
• горючие сланцы;
• древесное топливо и его производные.

Чтобы решить, какое сырье лучше выбрать для отопления конкретного объекта, принимают во внимание характеристики котла (расход различных видов топлива), цены на энергоноситель и его доставку в регионе.

Для обогрева сравнительно небольшого здания наиболее приемлемый экологичный вид топлива - древесина и ее производные: опилки, стружки, щепа, брикеты и пеллеты. Древесное топливо несколько уступает углю по теплотворной способности, но преимущества дров бесспорные:

• Доступность в большинстве регионов России, соответственно и цена невысокая.
• Экологичность - дрова не выделяют вредные вещества (серу) в атмосферу.

Уголь выигрывает у древесины за счет более продолжительного горения.

Типы твердотопливных котлов для отопления

Задача отопительного оборудования любого типа заключается в нагреве теплоносителя: воды, антифриза, масла или специальной жидкости до заданной температуры.

Поэтому все виды и модели котлов на твердом топливе имеют ряд общих характеристик.

У всех котлов такого типа есть и общий минус - необходимость постоянно, в течение всего отопительного сезона подбрасывать топливо. Устранить этот недостаток невозможно, но увеличить периодичность закладки дров, угля, торфа, вполне реально, включив в конструкцию котла дополнительные узлы. Чтобы воплотить это в жизнь, нужно четко разбираться в принципе работы и механизме твердотопливного котла.

Всего различают три типа котлов на твёрдом топливе — классические, пиролизные и пеллетные устройства.

Схема классического

Традиционная, стандартная модель котла на твердом топливе способна нормально работать на любом твердом топливе.

Принцип действия, как и у других типов котлов, основывается на сжигании «предложенного» сырья с целью нагрева до заданной температуры теплоносителя, выделяемым в процессе сгорания теплом. Классический котел работает по такой же схеме, что и обычная печь, но стенками и «крышей» топки служит водяная рубашка. Сама топливная камера котла объемная, снизу отделена от зольника колосниками. Воздух, необходимый для горения сырья поступает в топку через дверцу зольника с заслонкой и колосниковую решетку.

Фото 1. Устройство твердотопливного котла классического типа. Стрелками указаны части прибора.

Образующиеся в топке котла дымовые газы удаляются через дымоход, а вместе с ними также «вылетает в трубу» значительная часть тепла. Этот момент тоже стоит учитывать при выборе модели устройства. Многие производители применяют в конструкциях своих котлов дополнительные дымовые коридоры и изгибы для увеличения КПД.

Очевидное преимущество классического обогревательного устройства - отсутствие электроники, автоматики, разного рода систем управления, которые очень «любят» выходить из строя. Если в конструкции котла есть терморегулятор, он работает по механическому принципу.

Такие аргументы говорят о надежности классического твердотопливного котла. Что касается недостатков конструкции котла такого типа, то он всего один - оборудование требует постоянного внимания на протяжении всего отопительного сезона: подача топлива, выемка золы, чистка стенок и дымоходов.

Вам также будет интересно:

Традиционные варианты лучше множества современных! Дровяное отопление: плюсы и минусы

И пусть холода обойдут стороной! Паровое отопление в частном доме: что это такое, принципы работы

Правильно, значит безопасно: способы подключения биметаллических радиаторов отопления

Пеллетные отопительные устройства

Пеллеты - небольшие цилиндрические гранулы, для изготовления их используются отходы древесины, торфа и сельхозпродукции. Это биотопливо имеет тепловую способность, в полтора раза большую, чем у дров 20% влажности.

Специально для раскрытия возможностей пеллет, разработана автоматизированная установка с высоким КПД (92%). Пеллетный котёл может довольно долго обходиться без внимания человека.

Фото 2. Пеллетный твердотопливный котёл. Слева находится резервуар в виде воронки для загрузки пеллетов.

Непрерывное время горения котла зависит от двух условий:

• Емкости бункера с запасом пеллет, откуда они попадают в топку.
• Необходимости очистки деталей устройства от сажи и золы.

Основными элементами котла выступают камера сгорания (топка) и трубчатый теплообменник. Главным узлом служит горелка с принудительной подачей воздуха. Производимый топкой горячий воздух, проходя через жаровые трубы, передает тепло водяной рубашке, и через дымоход, уже остывший, выбрасывается наружу. В моделях котлов большой мощности для такой работы устанавливается вентилятор - дымосос.

Пеллетные теплогенераторы также имеют схему с ручной загрузкой топлива. В таком исполнении котел отличается от классических моделей только специальной факельной горелкой, обеспечивающей непрерывное пламя. К ней имеется приставной бункер небольшой емкости с запасом топлива на 1 - 7 дней постоянного горения.

Удельный вес пеллет от 600 до 700 кг/м³, а средний суточный расход топлива составляет 2 кг в час для устройства мощностью 10 кВт, т.е. в сутки - 48 кг.

Выгода использования пеллетного котла заключается в таких особенностях:

• Повышенная теплоотдача топлива и сама конструкция котла позволяют добиться КПД до 92%.
• Автоматизация обеспечивает комфорт обслуживания и безопасность эксплуатации.

• Высокий показатель длительности непрерывного горения.
• Минимальное количество вредных выбросов в атмосферу.

К минусам пеллетных котлов относятся:

• Энергозависимость.
• Высокая стоимость - среди «собратьев» самые дорогие.

Пиролизные

От традиционных котлов пиролизные отличаются двойным циклом горения. Одна из камер служит для сжигания топлива, другая - для выделяющегося газа.

Сырье в первой камере котла горит при малом уровне кислорода и высокой температуре (до 800 °С) и запускает процесс образования пиролизного газа, количество которого зависит от влажности топлива.

Лучший источник энергии для такого устройства - дерево твердых пород. Допустимо добавлять пеллеты, а также отходы древесины (не более четверти объема дров).

Схема работы газогенератора:

• На колосниковую решетку укладывается топливо.
• Обеспечивается подача первичного воздуха.
• Подожженное топливо доводится до нужной температуры.
• Регулированием задвижки ограничивается поступление воздуха, тем самым запускается процесс пиролиза.
• Полученный газ нагнетается во вторичную камеру одновременно с подачей воздуха.
• Газ, контактируя с кислородом, горит с большим выделением тепла, тем самым нагревая жидкость в теплообменнике.
• Продукт сгорания - дым, выходит в трубу.

Фото 3. Сравнение строения твердотопливного котла классического типа (слева) и пиролизного (справа).

Скорость реакции газа с кислородом регулируется автоматической задвижкой, что позволяет поддерживать нужную температуру теплоносителя.

К преимуществам газогенераторных котлов относят:

• полное, почти 100% сгорание топлива (КПД 85 - 95%);
• легкое регулирование температуры теплоносителя.

Недостатками котлов считают:

• высокую цену оборудования;
• требовательность к качеству топлива (влажность не более 20%).

Материалы для изготовления котла

Когда решен вопрос с видом топлива, приступают к выбору материала главного элемента отопительной системы - котла.

• Чугун

К его достоинствам относится долговечность, котел из чугуна служит 35 и более лет. Но на этом положительные качества заканчиваются.

К отрицательным характеристикам чугунного котла относится высокий риск получения термоудара.

Хрупкий по своим физическим свойствам чугун - сплав железа с углеродом, плохо реагирует на резкие перепады температур. Из-за этого качества материала, котлу необходима обвязка, т.е. подсоединение еще одного или нескольких контуров отопления, оснащение отопительной системы автоматикой.

Цена - важный момент, заслуживающий внимания, ведь стоимость чугунного котла высокая, и в случае необходимости починки придется выложить солидную сумму. Это объясняется невозможностью ремонта — чугунные элементы в котлах нельзя заварить или заделать эффективно. Деталь с дефектом придется заменить полностью.

Чугун боится резкого механического воздействия (удара).

Специалисты и пользователи не пришли к единому мнению по поводу долгого остывания чугунных элементов котла. В плане эксплуатации - это хорошо, но в случае срочного ремонта или необходимости быстрого перехода на другой режим отопления - плохо.

• Сталь

Это тот же сплав железа с углеродом. Но в отличие от чугуна, в его составе имеются другие химические элементы - металлы и неметаллы. Учитывая этот факт, сталью считается сплав, содержащий не менее 45% железа.

Стальные котлы подвержены коррозии, служат на 10 - 15 лет меньше чугунных, но имеют своего рода преимущества:

• Оборудование дешевле предыдущего варианта.
• Маломощный стальной котел может иметь топочную камеру довольно большого объема. У чугунных устройств глубина топки зависит от их мощности, например, 15 кВт соответствует 30 сантиметрам. Тогда как у стальных котлов - при аналогичной мощности глубина может составлять до 60 см.
• Стальные котлы поддаются ремонту, их несложно привести в рабочее состояние с помощью сварки.
• Практически все устройства оснащаются автоматикой, чего нельзя сказать о чугунных изделиях.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс установки твердотопливного котла в доме.

Как выбрать мощность устройства

Чтобы окончательно сделать выбор обогревательного котла, нужно знать теплоотдачу топлива и порядок подсчета требуемой мощности.

Теплоотдача:

• уголь каменный - 6500 ккал/кг;
• брикеты из отходов древесины - 4500 ккал/кг;
• дрова 20% влажности - 3600 ккал/кг;
• дрова 50% влажности - 1900 ккал/кг.

Наиболее высокая теплоотдача у угля, но использование древесины целесообразно при низкой цене в регионе проживания.

Торговые предприятия предлагают отопительную технику в широком ассортименте, но не все производители спешат указать в характеристиках приборов первичное топливо.

Если котел спроектирован под уголь, дрова в нем также отлично горят, но вот КПД никак не будет соответствовать заявленному. Это скажется на продолжительности горения и количестве потребляемой древесины.

Принять правильное решение пользователю поможет простой арифметический подсчет.

В среднем для обогрева 10 м² помещения высотой до 3 метров требуется 1 кВт мощности котла. То есть чтобы отопить пространство площадью 100 м² достаточно 10 кВт.

Аналогичный результат получится, если расчет делать на основе объема помещения. В этом случае, при эффективной теплоизоляции здания необходимо 40 Вт на 1 кв. м. К примеру: высота стен 2,5 м, площадь 100 м², 100х2,5х40=10000 Вт (10 кВт).

Такой расчет уместен, когда котел используется только для обогрева. Для двухконтурного, служащего бойлером косвенного нагрева, принимают во внимание мощность теплообменника.