Твердотопливный котел для дома: виды, оборудование

Особенности конструкции

Отопительные устройства делятся на несколько видов, в зависимости от наличия определённых конструктивных особенностей:

конструкции топки. Можно использовать вертикальную или горизонтальную загрузку отопительного материала. Вертикальная топочная камера больше подойдёт для сырых дров. В этом случае применяется нижнее горение. В процессе горения нижних слоёв, происходит сушка дров, находящихся вверху;
для регулировки работы обогревательных устройств применяются механическая или ручная заслонки. С помощью автоматической системы управления используемый воздух принудительно нагнетается в топку, а отработанные газы удаляются. Для контроля комнатной температуры используется контроллер и терморегулятор. Подобные системы чаще применяются для отопления производственных помещений;
отопительные конструкции со встроенным бойлерным накопителем обладают одним обогревательным контуром. С помощью него нагревается тепловой носитель и вода в системе ГВС.

Что это такое?

Котел твердотопливный длительного горения Defro

Как же работает такой вид твердотопливного котла? В его топку загружают дрова или уголь, пеллеты или торфяные брикеты, солому или тростник и просто поджигают их. Все перечисленные материалы являются топливом. Все это горит, а тепло передается устройству, которое называется теплообменником. Конструкция последнего достаточно сложна. Обычно это полый змеевик из металла, внутри которого проходит теплоноситель — вода.

Тепловая энергия от металла передается воде, которая нагревается и начинает движение по системе отопления под действием законов физики. Конструкция отопительного котла и принцип его работы просты и понятны, но все это крайне неудобно в обслуживании и эксплуатации.

Один небольшой нюанс — длительность горения разных видов топлива различается и составляет от 2 до 8 часов. Но в любом случае после полного прогорания топлива образовавшуюся золу необходимо убрать и сделать новую закладку.

Еще совсем недавно все это проводилось вручную и сопровождалось массой неприятных моментов, особенно, когда дело касалось уборки. Но теперь на рынке есть новые конструкции, работающие в полуавтоматическом режиме. То есть загрузка топлива — брикетов, угля или пеллетов — происходит механическим способом из бункеров, которые способны принять большой объем таких материалов. К тому же подобные котлы снабжаются автоматикой, которая сама регулирует подачу топлива в котел.

Но конструкторы и инженеры стали искать не только механические способы решения этих задач. Рассматривались и другие механизмы лучшего сгорания топлива в топках. Так появились на свет два новых агрегата с совершенно иными принципами работы. Рассмотрим каждый из них отдельно.

Принцип работы моделей с водяными контурами

Процесс нагрева воды осуществляется исключительно в период топливного горения. Основное топливо — уголь либо дрова. При этом одной загрузки достаточно на 3–4 часа, более длительный период горения топлива обеспечит газогенераторный (пиролизный) твердотопливный котел.

Чем выше качество котла, эффективность процессов теплообмена в водяном контуре и чем точнее контроль температуры теплоносителя, тем ниже себестоимость каждого добытого киловатта тепла. Специальная конструкция водяного контура позволяет максимально эффективно нагревать основной теплоноситель при работе котла.

Устройство топки твердотопливного котла

Стенка в водяной рубашке способна аккумулировать получаемую тепловую энергию. За счет этого отопительный прибор быстро нагревает воду, а также поддерживает высокую температуру на протяжении продолжительного времени. Котельное отопительное оборудование с водяным контуром одинаково эффективно работает как в системе с естественной, так и с принудительной циркуляцией.

Виды твердотопливных котлов длительного горения

Когда требуемые расчеты сделаны, агрегат для отопления частного дома выбирать легче

Теперь обращают внимание на иные параметры, раз мощность уже известна. Следующий аспект, который мы рассмотрим – виды котлов

Классификация по виду топлива:

Угольные котлы

Эти котлы, как правило, чугунные, так как температура сгорания горного сырья в разы больше дров – металлические стенки просто сгорят. Для лучшей теплоотдачи и длительного сохранения температуры, агрегат облицовывают кирпичом, превращая, таким образом, котел в печь или камин.

У твердотопливного котла, работающего на угле, есть недостатки: большой вес – в частном доме необходимо устраивать отдельную площадку с обязательным бетонированием от самого фундамента и окружением из негорючих материалов.

Постоянная сажа – от нее не избавиться, даже если владельцы отличаются патологической чистоплотностью. Проще установить котел в отдельное помещение. Требуется место для хранения угля, а учитывая, что для холодной зимы его требуется не меньше 9 тонн, то ангар должен быть обширным. И запасаться топливом придется заранее, если зимой подъезд к бункеру проблематичен.

Пеллетные котлы

Понятие уже знакомо многим пользователям твердотопливных агрегатов. Используются гранулы – пеллеты. Они производятся из торфа, древесных и сельскохозяйственных отходов. Соответствующая и цена. Топливо классифицируется по категориям как премиум – белые и стандарт – темные. Также есть вид, используемый только для промышленного производства.

Достоинства пеллет: гипоаллергенность – топливо изготавливается из экологически чистого продукта. Малая зольность – котел чистят не чаще 1 раза в месяц. Высокий КПД – до 86%, благодаря полному сгоранию. Удобство пользования – загрузка топлива происходит не чаще 1 раза в 3–4 дня или даже в неделю. Пеллеты безопасны, так как не содержат легковоспламеняющейся пыли или взрывчатых веществ.

Единственный недостаток – место для хранения должно отличаться сухостью, иначе отсыревшие пеллеты не дадут никакого эффекта – их нужно будет просушивать. Кроме того, сырье загниет.

Достоинства котлов, работающих на пеллетах: они компактны, устанавливаются в любое удобное место, не противоречащее правилам. Котлы выполняются из металла, легкие, мобильные. Оттого что чистка происходит редко, котлы располагают даже в жилых помещения без опаски за чистоту. Толстые стенки не дадут владельцам обжечься, несмотря на высокую температуру внутри камеры.

Конструктивные особенности

На данный момент выпускается несколько видов водонагревательного оборудования, каждый из которых имеет свою конструкцию. Установка различий между ними позволит правильно оценить технику и выбрать подходящую модель.

Жаротрубные

Данные типы нагревателей оборудуются наддувной газоплотной топкой. Для их работы применяются автоматизированные горелочные устройства, оснащенные дутьевыми вентиляторами. Такая особенность позволяет технике работать без дымососов, при этом все необходимые параметры легко регулируются. Как результат, прибор отличается высокой эффективностью и имеет уровень КПД 92–95 %.

Практически все жаротрубные котлы внутри оборудованы цилиндрической топкой и дымогарными трубами. В зависимости от компоновки выделяют двух- и трехходовые модели. Данное оборудование применялось еще в XIX веке и с тех пор претерпело немало изменений. Эти котлы сегодня пользуются спросом, так как ими легко пользоваться, и они не требуют серьезного обслуживания.

Рассматривая особенности оборудования, в первую очередь стоит отметить, что жаротрубные котлы можно отнести к газовым приборам. На их поверхности установлены специальные трубы, по которым перемещается теплоноситель.

Жаротрубные котлы бывают двух видов:

Паровые. Теплоноситель нагревается посредством водяного пара, поэтому внутренняя часть котла оборудована специальным контейнером.
Водогрейные. С помощью жидкости обогревается весь корпус.

Принцип работы следующий: к горелке, расположенной на передней части корпуса, поступает газ или топливо, которое сжигается. Роль топки отводится трубам, расположенным в воде, где сгорает весь горючий материал.

Несмотря на сравнительно компактные размеры, такие устройства отличаются высокой мощностью и безопасны при эксплуатации. Кроме того, они могут функционировать в автономном режиме, но для этого потребуется докупить специальное оборудование в виде манометра, датчика давления воды и так далее.

Водотрубные

В таких моделях вода нагревается, проходя внутри металлических труб. Рабочие трубы, расположенные снаружи, прогреваются продуктами сгорания топлива. Благодаря особенностям конструкции допускается увеличение поверхности нагрева, для чего используется большее количество водопроводных труб.

Благодаря конвекционному потоку в таких системах ускоряется движение воды, а значит, и коэффициент теплопередачи тоже повышается. Верхняя граница температуры выходящего пара достигает +550 °C.

Водотрубные модели более компактны, нежели жаротрубные. Это цельное оборудование, размещенное в прочном корпусе. Принцип работы водотрубной техники — естественная циркуляция воды.

Число контуров

На данный момент рынок предлагает большое разнообразие отопительного оборудования. В первую очередь нужно понимать, с какой целью покупается котел: только для обогрева или еще подготовки горячей воды. Для решения первой задачи достаточно одноконтурной модели — они доступнее и не так интенсивно расходуют топливо.

Для решения второй задачи выбирать следует двухконтурное устройство. Данные модели, помимо того что способны нагревать воду проточным способом, дополнительно оснащаются встроенным бойлером, объем которого варьируется от 150 до 180 л. Проточный нагрев оптимален, если необходимо вымыть посуду или принять душ на даче.

Cоветы владельцам твердотопливных котлов длительного горения

Чтобы оборудование служило долго и с максимальным КПД, его нужно правильно выбирать. Приведенные ниже рекомендации – для тех, кто только собирается купить систему.

Водонагревательный котел с двумя контурами по мощности на 1/4 превосходит одноконтурный аналог. Поэтому мощность первого должна быть не менее 15 кВт, тогда как для второго достаточно 12 кВт. Чем больше обогреваемая площадь, тем мощнее должно быть оборудование.

Для хорошего снабжения горячей водой вторая камера и теплообменник котла должны быть изготовлены из стали или меди. Чугунная топка отличается долгим сроком службы.

Двухконтурный твердотопливный котел с накопительным баком для горячей воды

Двухконтурная система отопления способна выдавать в минуту около 8 литров воды. Если этого количества для бытовых нужд мало, рекомендуется приобрести котел с бойлером.
Обслуживание агрегата довольно простое – нужно только чистить зольник и загружать время от времени топливо. Котлы длительного горения способны продержаться на одной закладке 5-7 дней.

1. Группа безопасности; 2. Термоаккумулирующий бак; 3. Термосмеситель; 4. Расширительный бак мембранного типа; 5. Клапан подпитки системы; 6. Циркуляционный насос системы отопления; 7. Радиаторы; 8. Смесительный трехходовой кран; 9. Обратный клапан; 10. Циркуляционный насос системы ГВС.

Назначение котлов

Твердотопливные котлы являются оптимальным вариантом для обогрева помещений с различной площадью. Газовое отопительное оборудование даже при имеющемся доступе к центральной магистрали требует значительных затрат и сил на подведение индивидуальной линии.

Электрические котлы более удобны в использовании. Но для обслуживания крупных объектов требуются модели со значительной мощностью, установка которых предполагает проведение трехфазного электропитания. Это сопровождается дополнительными затратами и необходимостью согласования проекта проводки. Также при аварийном отключении электричества дом останется без источника отопления.

Мнение эксперта

Торсунов Павел Максимович

Твердотопливные котлы зачастую являются лучшим выбором для отопления помещения. А функция длительного горения позволяет создавать системы отопления для домов с большой площадью и обеспечивать объекты теплом от одного источника.

Виды по способу сжигания топлива и конструкционным особенностям

Горение — процесс быстрого разложения древесины на газы с последующим окислением углерода до углекислоты. Оптимальное горение всегда выделяет большое количество тепла. Увеличить время и эффективность горения древесины можно различными способами.

Колосниковые

Горение происходит на колосниковых решётках, через которые проходит воздух. Топливо горит во всём объёме, интенсивность пламени регулируется подачей воздуха через зольную дверцу.

В режиме длительного горения такой котёл неэффективен, так как горение замедляется задержкой подачи воздуха.

Бо́льшая часть разложившейся до пиролизных газов древесины не сгорает и оседает на стенках дымохода в виде сажи. Оптимальным вариантом использования такого котла является режим форсированного горения и накопление тепловой энергии в теплоаккумуляторе.

Пиролизные

Пиролизный котёл обеспечивает длительное горения одной закладки дров благодаря послойному разложению дров на пиролизные газы с последующим сгоранием. Горение в такой топке происходит не по всей массе загрузки, в камере газификации горит только нужное количество топлива. Тепло получается при сжигании пиролизных газов и улавливается теплообменником на дымоходе. Использование пиролиза возможно только в довольно узком диапазоне мощности, к этому параметру стоит отнестись очень щепетильно.

Фото 2. Внутреннее устройство и принципы работы твердотопливного котла длительного горения пиролизного типа.

Существенным недостатком пиролизных котлов является их энергозависимость. Для поддержания горения газов и разложения твёрдого топлива воздух нагнетается вентиляторами. Этот недостаток сопровождается несомненным достоинством — благодаря принудительной подаче воздуха есть возможность точно регулировать температуру теплоносителя при устойчивом горении. Оборудование автоматизируется, при бункерной подаче топлива (опилок, пеллет) достигается феноменально долгое время автономной работы.

Большое преимущество пиролизных котлов — их относительная всеядность. При некоторых регулировках и конструктивных особенностях пиролиз происходит на шелухе, соломе, опилках. пеллетах, кусковой древесине, коре.

Верхнего горения

Революционный взгляд на увеличение длительности горения на одной закладке — заставить гореть топливо не во всём объёме снизу вверх, а послойно, сверху вниз.

Фото 3. Внешнее и внутреннее устройство твердотопливного котла с верхним типом горения. Стрелками указаны части прибора.

Устройство простое: камера сгорания заполняется дровами, воздух подаётся через дифференцированную систему воздуховодов. Горение происходит только сверху закладки, при достаточной подаче воздуха топливо сгорает полностью.

Конструктивные особенности котла определяют вид используемого топлива. По возможности, закладка должна быть плотной, чтобы угольки не проваливались вниз и не образовывали новых очагов горения. Оборудование работает на крупных кусках древесины, но их придётся пересыпать опилками, щепой, пеллетами. Главное — равномерное распределение топлива по площади камеры.

Топить углем или торфобрикетами невозможно, т. к. это топливо с высокой зольностью. А также из-за повышенного образования золы нельзя применять влажную древесину.

Шахтного типа

Усовершенствованная конструкция котлов верхнего горения. Воздух подаётся через специальный телескопический воздуховод, на котором установлен «блин» груза.

Топливо сгорает постепенно сверху вниз, прижатое массивным раскалённым металлом. Пламя раздувается подаваемым непосредственно в зону горения воздухом.

Конструкция блестяще реализована в изделиях фирмы «Стропува», многократно скопирована и усовершенствована тысячами конструкторов и народных умельцев.

Конструкция привлекает внимание поразительной гибкостью настроек, простотой, долговечностью, феноменальным КПД и длительностью горения. Котёл работает самостоятельно, без применения вентиляторов и воздуходувов

Загрузка топлива должна быть максимально равномерной. Котёл прекрасно работает на любой сухой древесине: щепа, опилки, солома, кусковые дрова, небольшие поленья, пеллеты. На пеллетах время горения значительно увеличивается, соответственно загрузка котла требуется реже.

Расчет тепловой мощности котла с водяным контуром

До приобретения любого варианта важно рассчитать тепловые потери дома, иначе агрегат окажется маломощным, неспособным обеспечить должной температуры дому. Или, наоборот, эксплуатация станет слишком дорогой и бесполезной ввиду большого количества потребляемого топлива

Расчеты ведут несколькими способами:

Популярным методом – на 10 кв метров требуется 1 кВт мощности. Однако, такой расчет не дает точности результата, так как не учитывает строительного сырья дома, утепления, размеров и качества окон и дверей. Применяя эту формулу для расчета мощности агрегата, можно ошибиться в разы.
Калькулятором онлайн. Еще более неточный результат, хотя легкий в процессе: остается ввести данные в соответствующие колонки и нажать кнопку результата. Если владельцам такой способ по душе следует выбирать калькулятор со скрупулезными данными – толщиной стеной, перекрытий, материалов, параметров технологических проемов и прочих существенных факторов.
С помощью формул. По ним найти теплопотери для конкретного дома непросто и долго. Однако, результат окажется приближенным к реальности больше всех описанных. Если нет информации обо всех нюансах материалов, следует обратиться к профессионалам по теплоснабжению.

Регулятор тяги для котлов

Не так давно интенсивность горения дровяных отопителей регулировалась исключительно вручную, путем открывания или закрывания дверцы зольника, откуда происходит подача воздуха в топку за счет естественной тяги дымохода.

Сейчас этим занимается специальное устройство — регулятор тяги для твердотопливных котлов. Хозяину дома только и остается, что выставить желаемую температуру теплоносителя. Вопрос в том, насколько хорошо справляется данный элемент со своими функциями и нужен ли он вообще.

Главную роль в устройстве регулятора играет термостатический элемент, помещенный внутрь цилиндрического корпуса и связанный механически с рычагом и цепочкой, прикрепленной к дверце зольника.

Элемент представляет собой герметичную колбу, наполненную термочувствительной жидкостью, значительно расширяющейся при нагревании. Он находится в том конце корпуса, который вкручивается внутрь водяной рубашки котла и непосредственно контактирует с теплоносителем.

Конструкция изделия от разных производителей может отличаться.

Типовой механический регулятор тяги состоит из следующих элементов:

Погружная гильза;
Термостатическая капсула;
Шток;
Исполнительный механизм;
Рычаг;
Пружина;
Настроечная рукоятка;
Цепь.

Функционирует устройство следующим образом:

жидкость в термостатическом элементе нагревается, контактируя с нагревающимся теплоносителем;
благодаря расширению рабочей среды в термостатическом элементе, исполнительный механизм перемещает рычаг;
при перемещении рычага ослабляется цепочка и заслонка начинает закрывать отверстие;
за счет уменьшения потока воздуха в топку, интенсивность горения топлива снижается;
теплоноситель остывает и вместе с этим сжимается рабочая среда в термостатическом элементе;
рычаг перемещается вверх, приоткрывая заслонку;
регулировка выполняется циклически до полного прогорания топлива, при остывании теплоносителя рычаг поднимает заслонку в верхнее положение.

На торце устройства расположена рукоятка настройки. Она ограничивает ход рычага, определяя крайнее положение воздушной заслонки. Это дает возможность задать определенную температуру теплоносителя, которая будет поддерживаться в автоматическом режиме.

К сожалению, не все котлы пригодны для установки подобного устройства. Потому, прежде чем купить регулятор тяги твердотопливного котла,следует убедиться в том, что Ваш котел пригоден для подобного вида работ и имеет специализированное отверстие для прибора.

Основными плюсами регулятора тяги являются:

Простота установки;
Отсутствие необходимости электрического снабжения;
Простота эксплуатации;
Регулятор тяги твердотопливного котла, цена которого очень важна, относительно дешев. Это является видимым преимуществом, потому, очень часто выносится как достоинство, благодаря удачному соотношению цены и качества.

Установить регулятор тяги очень просто, для этого просто необходимо следовать небольшой инструкции:

Необходимо хорошо прогреть котел вручную;
Вторым шагом будет установка температуры на приборе в 65 градусов по Цельсию;
Далее стоит измерить температуру жидкости в системе, и когда она достигнет установленной, то есть 65%, прикрепить регулятор, оставив заслонку приоткрытой, с зазором в пару миллиметров.

Следуя этой простой инструкции, можно без труда установить регулятор тяги для твердотопливных котлов, регулируя показатели системы сразу после крепления.

Котлы с автоматической подачей топлива

Мы забыли сказать, что ориентировочное время горения пиролизных твердотопливных котлов составляет в пределах 8-12 часов, в зависимости от объема первичной камеры сгорания. Но есть способ заставить древесину гореть еще дольше – хоть сутки напролет. Для этого используются пеллетные твердотопливные котлы с водяными контурами. Они устроены еще сложнее, чем их пиролизные аналоги, зато позволяют достичь максимально длительного горения.

Пеллетные твердотопливные котлы с автоматической подачей пеллет невероятно удобны в эксплуатации. Здесь реализуется действительно длительное сгорание, так как топливо подается в камеру сгорания без участия человека. Особым удобством отличаются самоочищающиеся модели, способные работать неделями, не требуя к себе особого внимания. Различают три основные разновидности твердотопливных котлов на пеллетах:

Эксперты советуют выбирать котлы несколько превышающие необходимую Вам мощность, чтобы в случае аномальных похолоданий была возможность поддерживать в помещении комфортную температуру.

Со стационарной горелкой и прямым сгоранием топлива;
Со стационарной горелкой и с пиролизным сгоранием пеллет;
С подключаемой горелкой.

Самые простые твердотопливные котлы длительного горения, работающие на пеллетах, сжигают топливо напрямую. А для увеличения эффективности они оснащаются дутьевыми вентиляторами – нагнетаемый воздух способствует образованию мощного факела пламени и увеличивает теплотворность. Получаемое тепло отправляется в водяной контур, обогревающий дом. Регулировка температуры достигается здесь включением/отключением вентилятора и за счет ограничения скорости подачи горючего.

Очень удобны в обращении твердотопливные пеллетные котлы длительного горения с устройствами автоматического розжига – они не требуют ручного поджигания топлива.

Пиролизный принцип работы твердотопливных котлов не только способствует длительному горению, но и увеличивает теплотворность горючего. За поддержание реакции пиролиза отвечает ТЭН, который нагревает топливо и заставляет его тлеть. В дальнейшем, после того как система прогреется, тление поддерживается самостоятельно. Но в целом сложная пиролизная схема себя оправдывает.

Твердотопливные котлы с водяными контурами, работающие на пеллетах, представлены модификациями с различными конструкционными особенностями – отличия заключаются в способе поддержания пиролизной реакции, розжига, реализации подачи горючего, а также в расположении внутренних узлов.

Твердотопливные котлы с подключаемыми горелками и с водяными контурами правильнее называть универсальными. Все дело в том, что горелки могут работать на самых разных видах топлива – это сжиженный газ, природный газ, солярка, пеллеты или отработанное масло. Пеллеты подаются сюда посредством шнека и сгорают в наддувной камере сгорания. Такие котлы хороши в том случае, если известно, что в скором будущем в населенном пункте появится газовая магистраль – до этого светлого дня водяной контур будет греться от альтернативных источников энергии.

Предъявляемые требования

Котлы длительного горения относятся к категории «твердотопливных агрегатов», так что все требования, которые предъявляются данной категории, эти аппараты должны соблюдать. Это касается и монтажа, и эксплуатации.

Отдельное расположение котельной или топочной.
Помещение должно полностью соответствовать правилам содержания пожарной безопасности. А это: помещение должно быть возведено из негорючих материалов, в нем должна быть организована хорошо действующая вентиляционная система, установлен по правилам дымоход.
Кстати, о дымоходе. Он должен быть изготовлен из негорючих материалов, к тому же иметь высокие показатели сопротивляемости агрессивным химическим веществам. Идеальный вариант, если эта труба будет или из нержавеющей стали, или из керамики.
Рекомендуется дымоход как можно чаще прочищать от сажи. К сожалению, это бич всех твердотопливных котлов. Специалисты советуют это делать минимум два раза в год: после отопительного сезона и в середине. Это позволит сэкономить на топливе и поднять эффективность работы самого отопительного прибора.
Все котлы данного типа – это приборы напольного исполнения, поэтому прочное и надежное основание – залог их эффективной эксплуатации. Обычно под них заливают небольшой бетонный фундамент в виде плиты.