В останні роки ціна природного газу та вартість енергоносіїв зросли в рази. В цих умовах доводиться шукати альтернативні види палива. В такий час твердопаливні котли знову на піку популярності. І якщо традиційні моделі вимагали ручного завантаження палива, то сучасні оснащені системами електроніки і автоматичної подачі. Вибір таких енергоносіїв різноманітний. Є моделі простіші і дешевші від вітчизняних виробників, а є повністю автоматизовані агрегати з високим відсотком ККД імпортного виробництва. Вибір залежить від фінансових можливостей і вимог покупця.
Різновиди твердопаливних котлів
На ринку представлені звичайні котли прямого горіння, піролізні, шахтні котли і твердопаливні котли тривалого горіння. Якщо з роботою звичайних чавунних котлів знайомий кожен, то про особливості піролізних варто розповісти детальніше.
Піролізні котли сьогодні отримали достатнє поширення. Особливість функціонування твердопаливних котлів цього типу полягає в тому, що вони оснащені двома камерами горіння. Працюють вони на дровах. У першій камері запускається горіння при нестачі кисню, який і запускає процес газогенерації. Газ, що виділився, догорає в другій камері. Таким чином, значно збільшується тривалість горіння і роботи котла. Завдяки таким конструктивним особливостям горіння на одній закладці дров триває протягом 6-10 год, що в два рази довше в порівнянні із звичайним котлом.
Твердопаливні котли тривалого горіння - переваги та недоліки
Якщо стоїть завдання отримати максимальний ефект від системи опалення, швидку окупність і економічну ефективність, то варто зупинити вибір на твердопаливному котлі довготривалого горіння. Обладнання такого типу володіють цілим рядом переваг:
- Працюють на дровах, тирсі, пелетах, торфі, вугіллі;
- Економно витрачають пальне, відрізняються високою енергоефективністю;
- Паливо спалюється практично повністю;
- Надходження повітря регулюється автоматично;
- Можливе завантаження палива у великих обсягах;
- Обслуговувати котел, чистити, прибирати сажу можна між закладками палива;
- Автоматика дозволяє регулювати весь процес, забезпечуючи рівномірність згорання палива і не допускаючи перегріву.
До недоліків твердопаливних котлів тривалого горіння можна віднести досить високу вартість у порівнянні з піролізними котлами.
Щоб зрозуміти принцип дії такого котла, треба звернутися до законів фізики. Для цього не доведеться сідати за підручники, досить згадати, як горить сірник. Якщо опустити палаючу голівку вниз – вона згорить практично миттєво, а коли тримати її у верхньому положенні, горіти вона буде набагато довше. З цього найпростішого експерименту можна зробити наступний висновок: якщо приплив повітря знизу – горючий матеріал горить швидше, зверху – повільніше. У звичайний котел паливо завантажується на колосникову решітку і повітря подається знизу, тому і згорає швидше.
Принцип роботи котла тривалого горіння на твердому паливі
Розглянемо, як працює котел тривалого горіння.
- В топку вугілля (дрова, тирса) завантажується в максимальному обсязі;
- Через воздуховод зверху в камеру згоряння подається повітря;
- Починається повільне горіння;
- Повітряний потік проходить через всі шари палива, забезпечуючи рівномірне згоряння;
- Розташований усередині камери згоряння теплообмінник, нагрівається і передає тепло теплоносію.
Твердопаливний котел тривалого горіння – це найкращий варіант для приватного будинку, котеджу, адміністративних, комерційних та промислових об'єктів. Незважаючи на високу вартість такого обладнання, вигода очевидна. Якщо в будинку є електрика, тоді з роботою автоматики проблем не виникне. А це означає, що такий котел не вимагає постійного контролю і стороннього втручання.
Також можна обрати системи енергонезалежні, у яких відсутня автоматична система контролю і регулювання температури. Замість цього, регулювання теплопродуктивності виконується вручну оператором, шляхом регулювання подачі палива або повітря. Це може вимагати більшої уваги та знань з боку користувача, щоб підтримувати оптимальну температуру та ефективність котла.
Не має сенс встановлювати таку систему в дачному будиночку, де не передбачається жити постійно. Якщо ж твердопаливний котел тривалого горіння є основним джерелом теплової енергії, тоді повна окупність настане вже на п'ятий рік його експлуатації.
Щоб мати уявлення про конструкції твердопаливного котла тривалого горіння, розглянемо схему пристрою.
Такий агрегат являє собою довгу вертикальну топкову камеру. За її колі розміщується ємність з рідиною. Відвід чадних газів і подача повітря для горіння здійснюється за допомогою телескопічної труби, яка опускається в топку. На її кінці розміщується розподільник повітря. Як тільки здійснюється підпал, повітря подається зверху і починається процес горіння верхніх шарів енергоносія. По мірі згорання палива, труба опускається вниз, підпалюючи пошарово дерево, тирсу або вугілля. Так як горить паливо повільно і поступово, то згорає повністю, забезпечуючи високу енергоефективність даного обладнання.
Основні складові елементи твердопаливного котла:
- Топка, містить в собі камеру згоряння і теплообмінник;
- Водяна сорочка;
- Система видалення димних газів;
- Пристрій контролю температури.
Твердопаливні котли тривалого горіння від українських та закордонних виробників
Котли тривалого горіння представлені на сучасному ринку самими різними українськими та закордонними виробниками. Розглянемо найбільш популярні моделі таких котлів, які добре зарекомендували себе в наших кліматичних умовах.
Твердопаливні котли Stropuva – родоначальники котлів тривалого горіння. Саме тут були запущені у виробництво перші зразки твердопаливних котлів, що використовують принцип верхнього горіння шляхом дозованої подачі повітря. Коефіцієнт корисної дії 90% і економну витрату палива в порівнянні з традиційними котлами практично миттєво зробили їх лідерами на ринку продажів. Котел цієї марки може працювати на одній закладці з дров до 30 год, а при використанні вугілля – до п'яти діб. Економія очевидна, а відомий і визнаний бренд виробника – гарантія якості обладнання.
Особливої уваги заслуговують твердопаливні котли Ретра від вітчизняного виробника. Котли цієї марки призначені для установки в житлових і адміністративних приміщеннях, на виробництві, в школах і медичних установах, де в якості теплоносія виступає вода. Існують модифікації з примусовою і природною циркуляцією теплоносія. Площа обігріву буде залежати від потужності вибраного обладнання. Паливом може служити вугілля, дрова, брикети і деревні відходи.
Котли тривалого горіння на твердому паливі Альтеп мають більшу ефективність у порівнянні зі звичайними варіантами, що дозволяє їм працювати довше без перерви на заправку. Це досягається завдяки збільшеній ємності спалювання та особливому принципу роботи.
Також серед відчизняних виробників котлів тривалого горіння гарно зарекомендували себе Зубр, Kraft, Неус. Якісні та ефективні моделі добре справляються із завданням опалення та гарячого водопостачання(у випадку наявності 2 контурів) житлових та промислових споруд.
Польські твердопаливні котли, в тому числі і моделі тривалого горіння представлені на ринку цілою лінійкою відомих і популярних брендів. Котли DEFRO від найбільшого виробника опалювальних систем представлені самими різними модифікаціями. Більшість котлів цієї марки – це твердопаливні котли з автоматичною подачею палива. Працювати вони можуть на пелетах, біомасі та інших енергоносіях. Існують моделі з механічним або електронним регулятором тяги, навіть з GSM-модулем, який дозволить керувати обладнанням на відстані.
Польські твердопаливні котли SAS також присутні на ринку в досить широкому асортименті. Побутові котли порівняно невеликої потужності підходять для обігріву невеликих по площі індивідуальних будинків, офісів, виробничих майданчиків або теплиць. Промисловий варіант може опалювати великі виробничі об'єкти. Працюють такі котли на різному матеріалі: дровах, відходах деревини, вугілля різних фракцій, пелети, брикети торфу.
Технічні особливості котлів тривалого горіння на твердому паливі
Котли тривалого горіння на твердому паливі є особливими типами опалювальних систем, то варто детльно розглянути детально технічні властивості даного обладнання, для здійснення обгрунтованого вибору для конкретного об'єкту.
Розрахунок потужності котла тривалого горіння на твердому паливі
Остаточно визначившись з виробником і видом опалювального обладнання, необхідно розрахувати потужність котла. Існує загальноприйнятий стандарт, згідно з яким вважається, що для нагрівання 10 м² потрібна потужність в 1 кВт. Однак така норма передбачає наступні умови:
- Висота приміщення не повинна бути більше 3 м;
- Кількість вікон відповідати стандартам;
- Приміщення повинно бути теплоізольованим.
Але і тут не можна обійтися без запасу потужності. Справа в тому, що в холодну пору доби тепловтрати збільшуються, а, отже, і витрата палива буде більше. В такому випадку доведеться підкидати паливо в топку прямо посеред ночі. Щоб уникнути незручностей і підтримувати комфортну температуру постійно, слід купувати котел з запасом потужності. Наприклад, площа будинку 200 м², тоді мінімальна необхідна потужність котла повинна бути 20 кВт. Якщо взяти такий котел, то можуть виникати незручності, краще вибирати з деяким запасом потужності. Для такої площі цілком підійде котел в 30-40 кВт. Автоматичний або ручний регулятор подачі повітря в камеру згоряння допоможе контролювати температуру горіння і не допускати перегріву системи.
Циркуляція теплоносія в системі опалення з котлом тривалого горіння
При виборі котла слід враховувати і такі чинники, які впливають не тільки на його роботу і на функціонування всієї системи опалення, але й на безпеку. В даний час багато хто з таких систем обладнуються засобом примусової циркуляції теплоносія. При зупинці насоса виникають серйозні проблеми з перегрівом котла. Це може відбутися в тому випадку, якщо порушується циркуляція води в системі і вода в котлі може закипіти. Тоді є реальна загроза виходу з ладу всього устаткування, і навіть виникнення пожежі.
Щоб не допустити такої ситуації, розроблені і успішно використовуються системи автоматичного контролю. За допомогою автоматики здійснюється постійний контроль і регулювання температури горіння в топці. Однак такі моделі твердопаливних котлів коштують набагато дорожче, дешевших варіантах автоматичний контроль відсутній. Тут використовують теплообмінник. Це спеціальна ємність, яку монтують в котел, або встановлюють на його виході, перед входом в основну систему опалення. Якщо температура перевищує допустиму, тоді клапан відкривається, пропускаючи в систему холодну воду. Це відбувається до тих пір, поки вода в котлі не досягне нормального значення (зазвичай 60ºC). Щоб уникнути проблем, які виникають із-за перебоїв з електрикою, слід придбати стабілізатор або джерело безперебійного живлення (ДБЖ).
Корисним буде використання буферної ємності в обв'язці твердопаливного котла. Вона служить акумулятором теплової енергії, і при згасанні топки подає нагрітий теплоносій у систему. Так, якщо закладки дров вистачає на 4 год, то ще деякий час опалювальна система продовжить нормально функціонувати, завдяки подачі води з буферної ємності. Обсяг бака можна визначити із співвідношення: на загальну площу в 200 м² знадобиться бак об'ємом в 1 м³. Для нагрівання води в системі і буферної ємності потужність котла повинна вдвічі перевищувати розрахункову.
З якого матеріалу виробляються твердопаливні котли тривалого горіння
При купівлі твердопаливних котлів, в тому числі і з тривалим горіння потрібно враховувати і деякі особливості матеріалу, з якого вони виготовлені. Так, котли бувають сталевими і чавунними, причому в сталевих котлах ККД значно вище. Це обумовлено тим, що чавун дуже крихкий матеріал, а зі сталі можна створювати камери згоряння різних геометричних форм. Цим і користуються конструктори, збільшуючи площу теплообміну. Але не все так однозначно. І сталеві і чавунні моделі мають свої переваги і недоліки.
Сталеві котли найчастіше являють собою цільний моноблок. Вони добре переносять перепади температурних режимів. Завдяки цій здатності, тут частіше застосовуються автоматичні системи, які регулюють підвищення і зниження температури, що дозволяє оптимізувати витрату палива. Нагріваються такі котли досить швидко, як і остигають. Але і тут є свої недоліки. Якщо сталь прогорає або піддається корозії, тоді такий котел ремонту не підлягає. На противагу йому, чавунний котел можна ремонтувати.
Чавунні котли мають секційну структуру, завдяки чому, у разі пошкодження однієї з секцій, її можна замінити. Ще однією перевагою є мала, порівняно зі сталевим котлом, схильність до процесу корозії. Найбільшою проблемою у чавунних котлів є нестійкість до різких коливань температур. При таких перепадах температурного режиму чавун може лопнути.
Завантаження палива
Вибираючи твердопаливний котел, також слід звернути увагу на спосіб завантаження палива: зверху або збоку. Від цього може залежати зручність установки та подальшої експлуатації. При виборі способу завантаження палива, зверніть увагу на свої потреби, доступний простір для установки котла, частоту та зручність заправки, а також можливість використання певного типу твердого палива.
Тип тяги у котлах тривалого горіння на твердому паливі
Твердопаливні котли з тривалим горінням можуть мати різні типи тяги, які впливають на процес спалювання палива і роботу котла. Основні типи тяги в таких котлах включають:
- Природна тяга виникає внаслідок різниці температур між повітрям у приміщенні та газами, які утворюються під час спалювання палива. Гарячі гази стають легшими за повітря і піднімаються вверх, створюючи тягу, яка допомагає вивести продукти згоряння з котла. Цей тип тяги досить ефективний та економічний, оскільки не вимагає використання додаткових механічних пристроїв, але його ефективність може залежати від умов установки котла та димових каналів.
- Примусова тяга забезпечується за допомогою вентиляторів або димаря, що створюють потік повітря і газів у котлі та димових трубах. Цей тип тяги дозволяє котлам працювати більш стабільно навіть у випадках, коли природна тяга не є достатньою, наприклад, у високих або пасивних будівлях. Примусова тяга дозволяє керувати і регулювати процес горіння більш точно, що дозволяє досягти вищої ефективності котла.
- Комбінована тяга поєднує як природну, так і примусову тягу. Вона використовує переваги обох методів для оптимального контролю над процесом спалювання. У котлах з комбінованою тягою може бути як природна тяга, що виникає за рахунок різниці температур, так і примусова тяга, забезпечувана вентиляторами або димарами. Цей підхід забезпечує більшу гнучкість та контроль над процесом горіння.
Переваги автоматизованої системи керування над ручною
Купуючи твердопаливний котел, перш за все, слід визначитися з пріоритетами: ціна чи ефективність, зручність в експлуатації або економія, продукція відомого виробника або конструкція власного виготовлення. Економія на шкоду якості і гарантіями безпеки не завжди виправдана.
Купівля традиційного котла з ручним завантаженням палива обійдеться в рази дешевше, ніж покупка котла тривалого горіння, але варто задуматися, чи виправдана така економія. Про зручність обслуговування і комфорт доведеться забути надовго. Знадобиться постійно бути напоготові, стежити за кількістю палива, завантажувати дрова по кілька разів в добу, часто вигрібати золу, чистити колосники і зольник. Якщо ж конструювати такий котел своїми руками, то складно уникнути помилок. Крім того, існує величезний ризик піддати небезпеці не тільки себе, але і своїх близьких.
ККД твердопаливних котлів тривалого горіння
Твердопаливні котли тривалого горіння на вугіллі мають найвищий ККД у порівнянні з паливними агрегатами на дровах та інших матеріалах. Якщо в паспорті котла вказується ККД 90% – це значить, що такого показника досягають в тому випадку, коли котел працює на паливі високої якості. Якщо використовувати альтернативні виду палива, ККД не буде перевищувати 60-70%.
Але і тут є вихід. Існує ряд порад і рекомендацій, прислухавшись до яких можна зменшити витрату палива і підвищити энергоэффективноость.
- Завантажувати в топку можна тільки добре просушені дрова або вугілля. При підвищеній вологості енергія витрачається на їх просушування, крім того зростає зольність.
- не Можна використовувати паливо з наявністю домішок у вигляді сміття і пилу. З-за цього засмічуються не тільки димар і колосники, але і теплообмінні канали самого котла.
- Періодичне чищення внутрішньої поверхні котла, димоходу дозволять продовжити строк експлуатації обладнання і запобігають вихід його з ладу.
- Тяга в димоході повинна бути оптимальною. Якщо димар спроектований правильно, залишається
- відрегулювати дросельний клапан, який розташований на котлі, або на димарі.
Щоб завантаження була не більше двох разів на добу, краще всього використовувати буферну ємність, яка буде служити акумулятором тепла. - Вентилятор надуву відрегулює процес горіння в самому котлі і температуру димових газів.
Деякі умільці самі конструюють цілком працездатні моделі твердопаливних котлів. Для цього є маса інструкцій і креслень у відкритому доступі. Однак за таку роботу може братися спеціаліст, який не тільки технічно грамотний, але і представляє всі ризики, з цим пов'язані.
У той час, сертифікована продукція відомих виробників – гарантія якості та успішної експлуатації, вибір на десятиліття і економія, яка окупиться найближчим часом за рахунок ціни на більш дешевий енергоносій.
Сучасні моделі твердопаливних котлів складають гідну конкуренцію газових і електричних опалювальних систем. Автоматизація процесів завантаження палива і електронні системи контролю зробили експлуатацію такого обладнання максимально комфортним. При цьому економія на енергоносіях дозволяє досягти 100% окупності за кілька років експлуатації. Процес тривалого горіння дозволяє збільшити тривалість роботи котла на одній закладці до декількох діб.
