Как выбрать твердотопливный котел длительного горения

В последние годы цена природного газа и стоимость энергоносителей выросли в разы. В этих условиях приходится искать альтернативные виды топлива. В такое время твердотопливные котлы опять на пике популярности. И если традиционные модели требовали ручной загрузки топлива, то современные оснащены системами электроники и автоматической подачи. Выбор таких энергоносителей разнообразен. Есть модели попроще и подешевле от отечественных производителей, а есть полностью автоматизированные агрегаты с высоким процентом КПД импортного производства. Выбор зависит от финансовых возможностей и требований покупателя.

Разновидности твердотопливных котлов

На рынке представлены обычные котлы прямого горения, пиролизные, шахтные котлы и твердотопливные котлы длительного горения. Если с работой обычных чугунных котлов знаком каждый, то об особенностях пиролизных следует рассказать подробней.

Пиролизные котлы сегодня получили достаточное распространение. Особенность функционирования твердотопливных котлов этого типа заключается в том, что они оснащены двумя камерами горения. Работают они на дровах. В первой камере запускается горение при недостатке кислорода, который и запускает процесс газогенерации. Образовавшийся газ догорает во второй камере. Таким образом, значительно увеличивается продолжительность горения и работы котла. Благодаря, таким конструктивным особенностям горение дров на одной закладке продолжается в течение 6-10 ч, что в два раза дольше по сравнению с обычным котлом.

Твердотопливные котлы длительного горения – преимущества и недостатки

Если стоит задача получить максимальный эффект от использования такого оборудования, быструю окупаемость и экономическую эффективность, то следует остановить выбор на твердотопливном котле длительного горения. Котлы такого типа обладают целым рядом преимуществ:

• Работают на дровах, опилках, пеллетах, торфе, угле;
• Экономно расходуют топливо, отличаются высокой энергоэффективностью;
• Топливо сжигается практически полностью;
• Поступление воздуха регулируется автоматически;
• Возможна загрузка топлива в больших объемах;
• Обслуживать котел, чистить, убирать сажу можно между закладками топлива;
• Автоматика позволяет регулировать весь процесс, обеспечивая равномерность сгорания топлива и не допуская перегрева.

К недостаткам твердотопливных котлов длительного горения можно отнести достаточно высокую стоимость по сравнению с пиролизными котлами.

Чтобы понять принцип действия такого котла, нужно обратиться к законам физики. Для этого не придется садиться за учебники, достаточно вспомнить, как горит спичка. Если опустить горящую головку вниз – она сгорит практически мгновенно, а когда держать ее в верхнем положении, гореть она будет намного дольше. Из этого простейшего эксперимента можно сделать следующий вывод: если приток воздуха снизу – горючий материал горит быстрее, сверху – медленней. В обычный котел топливо загружается на колосниковую решетку и воздух подается снизу, поэтому и сгорает быстрей.

Принцип работы котла длительного горения на твердом топливе

Рассмотрим, как работает котел длительного горения.

• В топку загружается уголь (дрова, опилки) в максимальном объеме;
• Через воздуховод сверху в камеру сгорания подается воздух;
• Начинается медленное горение;
• Воздушный поток проходит через все слои топлива, обеспечивая его равномерное сгорание;
• Расположенный внутри топочной камеры теплообменник, нагревается и передает тепло теплоносителю.

Твердотопливный котел длительного горения – это лучший вариант для частного дома, коттеджа, административных, коммерческих и промышленных объектов. Несмотря на высокую стоимость такого оборудования, выгода очевидна. Если в доме есть электричество, тогда с работой автоматики проблем не возникнет. А это значит, что такой котел не требует постоянного контроля и стороннего вмешательства.

Также можно выбрать энергонезависимые системы, в которых отсутствует автоматическая система контроля и регулирования температуры. Вместо этого регулировка теплопроизводительности выполняется вручную оператором, путем регулировки подачи топлива или воздуха. Это может потребовать большего внимания и знаний со стороны пользователя, чтобы поддерживать оптимальную температуру и эффективность котла.

Не имеет смысл устанавливать такую систему в дачном домике, где не предполагается жить постоянно. Если же твердотопливный котел длительного сгорания является основным источником тепловой энергии, тогда полная окупаемость наступит уже на пятый год его эксплуатации.

Чтобы иметь представление о конструкции твердотопливного котла длительного горения, рассмотрим схему этого устройства.

Такой агрегат представляет собой длинную вертикальную топочную камеру. По ее кругу размещается емкость с жидкостью. Отвод угарных газов и подача воздуха для горения осуществляется с помощью телескопической трубы, которая опускается в топку. На ее конце размещается распределитель воздуха. Как только осуществляется поджиг, воздух подается сверху и начинается процесс горения верхних слоев энергоносителя. По мере сгорания топлива, труба опускается вниз, поджигая послойно дерево, опилки или уголь. Так как горит топливо медленно и постепенно, то сгорает полностью, обеспечивая высокую энергоэффективность данного оборудования.

Основные составляющие элементы твердотопливного котла:

• Топка, совместившая в себе камеру сгорания и теплообменник;
• Водяная рубашка;
• Система удаления дымных газов;
• Устройство контроля температуры.

Твердотопливные котлы длительного горения от украинских и зарубежных производителей

Котлы длительного горения представлены на современном рынке самыми разными отечественными и зарубежными производителями. Рассмотрим наиболее популярные модели таких котлов, которые хорошо зарекомендовали себя в наших климатических условиях.

Твердотопливные котлы Stropuva – родоначальники котлов длительного горения. Именно здесь были запущены в производство первые образцы твердотопливных котлов, использующих принцип верхнего горения путем дозированной подачи воздуха. Коэффициент полезного действия в 90% и экономный расход топлива по сравнению с традиционными котлами практически мгновенно сделали их лидерами на рынке продаж. Котел этой марки может работать на одной закладке из дров до 30 ч, а при использовании угля – до пяти суток. Экономия очевидна, а известный и признанный бренд производителя – гарантия качества оборудования.

Особого внимания заслуживают твердотопливные котлы Ретра от отечественного производителя. Котлы этой марки предназначаются для установки в жилых и административных помещениях, на производстве, в школах и медучреждениях, где в качестве теплоносителя выступает вода. Существуют модификации с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя. Площадь обогрева будет зависеть от мощности выбранного оборудования. Топливом может служить уголь, дрова, брикеты и древесные отходы.

Котлы длительного горения на твердом топливе Альтеп имеют большую эффективность по сравнению с обычными вариантами, что позволяет работать дольше без перерыва на заправку. Это достигается благодаря увеличенной емкости сжигания и особому принципу работы.

Также среди отечественных производителей котлов длительного горения хорошо себя зарекомендовали Зубр, Kraft, Неус. Качественные и эффективные модели хорошо справляются с задачей отопления и горячего водоснабжения (при наличии 2 контуров) жилых и промышленных сооружений.

Польские твердотопливные котлы длительного горения представлены на рынке целой линейкой известных и популярных брендов. Котлы DEFRO от самого крупного производителя отопительных систем представлены самыми разными модификациями. Большинство котлов этой марки – это твердотопливные котлы с автоматической подачей топлива. Работать они могут на пеллетах, биомассе и других энергоносителях. Существуют модели с механическим или электронным регулятором тяги, даже с GSM-модулем, который позволит управлять оборудованием на расстоянии.

Польские твердотопливные котлы SAS также присутствуют на рынке в достаточно широком ассортименте. Бытовые котлы сравнительно небольшой мощности подходят для обогрева небольших по площади индивидуальных домов, офисов, производственных площадок или теплиц. Промышленный вариант может отапливать большие производственные объекты. Работают такие котлы на самом разном материале: дровах, отходах древесины, угле разных фракций, пеллетах, брикетах торфа.

Технические особенности котлов длительного горения на твердом топливе

Котлы длительного горения на твердом топливе являются особыми типами отопительных систем, следует детально рассмотреть подробно технические свойства данного оборудования, для осуществления обоснованного выбора для конкретного объекта.

Расчет мощности котла длительного горения на твердом топливе

Окончательно определившись с производителем и видом отопительного оборудования, необходимо рассчитать мощность котла. Существует общепринятый стандарт, согласно которому считается, что для нагревания 10 м² нужна мощность в 1 кВт. Однако такая норма предусматривает следующие условия:

• Высота помещения не должна быть более 3 м;
• Количество окон соответствовать стандартам;
• Помещение должно быть теплоизолированным.

Но и здесь нельзя обойтись без запаса мощности. Дело в том, что в холодное время суток теплопотери увеличиваются, а, следовательно, и расход топлива будет больше. В таком случае придется подбрасывать топливо в топку прямо посреди ночи. Чтобы избежать неудобств и поддерживать комфортную температуру постоянно, следует покупать котел с запасом мощности. Например, площадь дома 200 м², тогда минимальная требуемая мощность котла должна быть 20 кВт. Если взять такой котел, то могут возникать неудобства, лучше выбирать с некоторым запасом мощности. Для такой площади вполне подойдет котел в 30-40 кВт. Автоматический или ручной регулятор подачи воздуха в камеру сгорания поможет контролировать температуру горения и не допускать перегрева системы.

Циркуляция теплоносителя в системе отопления с котлом длительного горения

При выборе котла следует учитывать и следующие факторы, которые влияют не только на его работу и на функционирование всей системы отопления, но и на безопасность. В настоящее время многие из таких систем оборудуются средством принудительной циркуляции теплоносителя. При остановке насоса возникают серьезные проблемы с перегревом котла. Это может произойти в том случае, если нарушается циркуляция воды в системе и вода в котле может закипеть. Тогда есть реальная угроза выхода из строя всего оборудования, и даже возникновение пожара.

Чтобы не допустить такой ситуации, разработаны и успешно используются системы автоматического контроля. С помощью автоматики осуществляется постоянный контроль и регулировка температуры горения в топке. Однако такие модели твердотопливных котлов стоят намного дороже, в более дешевых вариантах автоматический контроль отсутствует. Здесь используют охлаждающий теплообменник. Это специальная емкость, которую монтируют в котел, либо устанавливают на его выходе, перед входом в основную систему отопления. Если температура превышает допустимую, тогда клапан открывается, пропуская в систему холодную воду. Это происходит до тех пор, пока вода в котле не достигнет нормального значения (обычно 60ºC). Чтобы избежать проблем, которые возникают из-за перебоев с электричеством, следует приобрести стабилизатор или источник бесперебойного питания (ИБП).

Полезным будет использование буферной емкости в обвязке твердотопливного котла. Она служит аккумулятором тепловой энергии, и при затухании топки подает нагретый теплоноситель в систему. Так, если закладки дров хватает на 4 ч, то еще некоторое время отопительная система продолжит нормально функционировать, благодаря подаче воды из буферной емкости. Объем бака можно определить из соотношения: на общую площадь в 200 м² понадобится бак объемом в 1 м³. Для нагрева воды в системе и буферной емкости мощность котла должна вдвое превышать расчетную.

Из какого материала производятся твердотопливные котлы длительного горения

При покупке твердотопливных котлов, в том числе и с длительным горением, нужно учитывать и некоторые особенности материала, из которого они изготовлены. Так, котлы бывают стальными и чугунными, причем в стальных котлах КПД значительно выше. Это обусловлено тем, что чугун очень хрупкий материал, а из стали можно создавать камеры сгорания самых разных геометрических форм. Этим и пользуются конструкторы, увеличивая площадь теплообмена. Но не все так однозначно. И стальные и чугунные модели имеют свои достоинства и недостатки.

Стальные котлы чаще всего представляют собой цельный моноблок. Они хорошо переносят перепады температурных режимов. Благодаря этой способности, здесь чаще применяются автоматические системы, которые регулируют повышение и понижение температуры, что позволяет оптимизировать расход топлива. Нагреваются такие котлы достаточно быстро, как и остывают. Но и здесь есть свои недостатки. Если сталь прогорает или подвергается коррозии, тогда такой котел ремонту не подлежит. В противовес ему, чугунный котел можно ремонтировать.

Чугунные котлы имеют секционную структуру, благодаря чему, в случае повреждения одной из секций, ее можно заменить. Еще одним достоинством является малая, по сравнению со стальным котлом, подверженность процессу коррозии. Самой большой проблемой у чугунных котлов является неустойчивость к резким колебаниям температур. При таких перепадах температурного режима чугун может лопнуть.

Загрузка топлива

Выбирая твердотопливный котел также следует обратить внимание на способ загрузки топлива: сверху или сбоку. От этого может зависеть удобство установки и последующей эксплуатации. При выборе способа загрузки топлива обратите внимание на свои потребности, доступное пространство для установки котла, частоту и удобство заправки, а также возможность использования определенного типа твердого топлива.

Тип тяги в котлах длительного горения на твердом топливе

Твердотопливные котлы с длительным горением могут иметь разные типы тяги, влияющие на процесс сжигания топлива и работу котла. Основные типы тяги в таких котлах включают:

• Природная тяга возникает из-за разницы температур между воздухом в помещении и газами, которые образуются при сжигании топлива. Горячие газы становятся легче воздуха и поднимаются вверх, создавая тягу, которая помогает вывести продукты сгорания из котла. Этот тип тяги достаточно эффективен и экономичен, поскольку не требует использования дополнительных механических устройств, но его эффективность может зависеть от условий установки котла и дымовых каналов.
• Принудительная тяга обеспечивается с помощью вентиляторов или дымохода, создающих поток воздуха и газов в котле и дымовых трубах. Этот тип тяги позволяет котлам работать более стабильно даже в случаях, когда естественная тяга не достаточно, например, в высоких или пассивных зданиях. Принудительная тяга позволяет управлять и регулировать процесс горения более точно, что позволяет добиться более высокой эффективности котла.
• Комбинированная тяга совмещает как естественную, так и принудительную тягу. Она использует преимущества обоих методов для оптимального контроля за процессом сжигания. В котлах с комбинированной тягой может быть как естественная тяга, возникающая за счет разности температур, так и принудительная тяга, снабжаемая вентиляторами или дымоходами. Этот подход обеспечивает большую гибкость и контроль процесса горения.

Преимущества автоматизированной системы управления над ручной

Покупая твердотопливный котел, прежде всего, следует определиться с приоритетами: цена или эффективность, удобство в эксплуатации или экономия, продукция известного производителя или конструкция собственного изготовления. Экономия в ущерб качеству и гарантиям безопасности не всегда оправдана.

Покупка традиционного котла с ручной загрузкой топлива обойдется в разы дешевле, чем покупка котла длительного горения, но стоит задуматься, оправдана ли такая экономия. Об удобстве обслуживания и комфорте придется забыть надолго. Понадобится постоянно быть начеку, следить за количеством топлива, загружать дрова по несколько раз в сутки, часто выгребать золу, чистить колосники и зольник. Если же конструировать такой котел своими руками, то сложно избежать ошибок. Кроме того, существует огромный риск подвергнуть опасности не только себя, но и своих близких.

КПД твердотопливных котлов длительного горения

Твердотопливные котлы длительного горения на угле имеют самый высокий КПД по сравнению с топливными агрегатами на дровах и других материалах. Если в паспорте котла указывается КПД 90% – это значит, что такого показателя достигают в том случае, когда котел работает на топливе высокого качества. Если использовать альтернативные виду топлива, то КПД не будет превышать 60-70%.

Но и здесь есть выход. Существует ряд советов и рекомендаций, прислушавшись к которым можно уменьшить расход топлива и повысить энергоэффективноость.

• Загружать в топку можно только хорошо просушенные дрова или уголь. При повышенной влажности энергия расходуется на их просушку, кроме того увеличивается зольность.
• Нельзя использовать топливо с наличием примесей в виде мусора и пыли. Из-за этого засоряются не только дымоход и колосники, но и теплообменные каналы самого котла.
• Периодическая чистка внутренней поверхности котла, дымохода позволят продолжить срок эксплуатации оборудования и предотвратят выход его из строя.
• Тяга в дымоходе должна быть оптимальной. Если дымоход спроектирован правильно, остается
• отрегулировать дроссельный клапан, который расположен либо на котле, либо на дымоходе.
  Чтобы загрузка была не более двух раз в сутки, лучше всего использовать буферную емкость, которая будет служить аккумулятором тепла.
• Дутьевой вентилятор отрегулирует процесс горения в самом котле и температуру дымовых газов.

Некоторые умельцы сами конструируют вполне работоспособные модели твердотопливных котлов. Для этого есть масса инструкций и чертежей в открытом доступе. Однако за такую работу может браться специалист, который не только технически грамотен, но и представляет все риски, с этим связанные.

В тоже время, сертифицированная продукция известных производителей – гарантия качества и успешной эксплуатации, выбор на десятилетия и экономия, которая окупится в самое ближайшее время за счет цены на более дешевый энергоноситель.

Современные модели твердотопливных котлов составляют достойную конкуренцию газовым и электрическим отопительным системам. Автоматизация процессов загрузки топлива и электронные системы контроля сделали эксплуатацию такого оборудования максимально комфортным. При этом экономия на энергоносителях позволяет достичь 100% окупаемости за несколько лет эксплуатации. Процесс длительного горения позволяет увеличить длительность работы котла на одной закладке до нескольких суток.