Твердотопливные котлы. Организации системы отопления дома

<index>

Далеко не все знают о существовании твердотопливных котлов длительного горения. Поэтому имеет смысл познакомиться с этим оборудованием. Давайте разберём принцип его работы и эффективные способы эксплуатации.

И первый вопрос…

Содержание

Что это такое?

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.

Пиролизный котел или газогенератор

Для начала поясним, что такое пиролиз. Это возможность эффективного сгорания топлива при недостатке кислорода. Когда его не хватает, то образуется несгораемый остаток в виде твердой золы, а побочным продуктом является горючий пиролизный газ. Он представляет собой дикую смесь продуктов сгорания твердого топлива и углекислоты.

В газогенераторе процесс сгорания разделяется на два этапа:

1. В топливной камере №1 топливо тлеет в бедной кислородом атмосфере. Подчеркиваем — оно не горит, а тлеет. Создать такие условия — не проблема. К примеру, можно поставить обычную механическую заслонку. Закрыл — и нет поступления воздуха. Открыл — и производительность резко повышается.
2. В топливной камере №2 перерабатываются летучие продукты сгорания топлива. Это газ, регулировать который можно без проблем. К примеру, можно установить термостат, который будет определять количество необходимой энергии в нужное вам время.

Что получается в результате?

• Полное сгорание твердого топлива. Остается лишь мелкая зола, которую можно использовать в качестве удобрения. Это экономически выгодно во всех отношениях — никаких отходов, длительное горение, и реже производится чистка зольника.
• Увеличивается промежуток между закладками топлива. К примеру, крупный уголь можно закладывать 1 раз в сутки.
• Полная автоматизация процесса.
• Есть возможность сжигать большие по размеру дрова. В обычных твердотопливных котлах они полностью не сгорают.

Но необходимо учесть и некоторые отрицательные моменты:

• Стоимость отопительного пиролизного котла в разы выше, чем у классических вариантов.
• Такие котлы относятся к категории энергозависимых и требуют принудительного надува.
• Для их работы необходимо использовать только сухое топливо.
• Нельзя делать закладку ниже нормы, определенной производителем.

Котел верхнего горения

Если говорить точно, это и есть твердотопливные котлы верхнего горения. Они предназначены для одной закладки, на которой котел будет работать очень долго. Можно привести большое количество примеров современных котлов, которые при одной закладке работали более суток, при этом выделяя тепловую энергию в 5–6 киловатт.

За счет чего возможна такая работа котла?

• Во-первых, за счет конструктивных особенностей модели. Колосник и зольник в ней отсутствуют. На их месте установлен глухой поддон, исключающий горение в этой части котла. Топка имеет цилиндрическую форму, а воздух в нее попадает сверху, что дает возможность гореть верхнему слою топлива.
• Во-вторых, распределить потока воздуха является подвижной частью, а не стационарной. При закладке он поднимается вверх до определенного уровня, что создает условия для равномерного распределения воздуха по верхним слоям горящего топлива. По мере сгорания и уменьшения объема закладки происходит снижение распределителя. То есть опять верхние слои топлива обогащаются кислородом. Так что равномерность сжигания топлива в течение всего времени обеспечена.
• В-третьих, за счет двух описанных свойств конструкции топки происходит окисление углеводородов, но оно не полное, а частичное. Под действие тепла продукты сгорания и мелкие частички золы поднимаются вверх, но от камеры сгорания их будет отделять специальный диск, не дающий создавать противоток. Именно здесь в массу потока продуктов сгорания добавляется кислород, который дожигает горючую смесь. Этот принцип используется в пиролизном газогенераторе.
• В-четвертых, во второй камере, где дожигаются продукты сгорания топлива, установлен автоматический регулятор тяги. Это устройство работает по принципу зависимости температуры теплоносителя и скорости движения выхлопных газов.
• И, в-пятых, роль теплообменника в такой модели играет корпус котла.

Внимание! После выхода котла на рабочий режим работы его можно догружать разными бытовыми отходами.

Достоинства и недостатки

Давайте начнем с достоинств этого вида твердотопливных котлов. Прежде всего, объём закладки ограничен только размерами топливника. Если рассматривать эту модель по принципу работы, то это все тот же пиролизный котел или его модификация с высоким коэффициентом полезного действия и полным сгоранием топлива. В такие котлы не устанавливается сложная система автоматики, что делает его простым в эксплуатации и обслуживании.

Есть один небольшой момент, который касается видов твердого топлива. Еще совсем недавно подобные модели работали только на дровах. Все изменилось несколько лет тому назад, когда литовские производители сконструировали универсальный котел, работающий и на угле. Сегодня модели с длительным сгоранием работают практически на всех видах твердого топлива.

А теперь о недостатках, без которых, конечно, не обошлось. Такие конструкции очень чувствительны к температуре теплообменника. Незначительное изменение скорости движения теплоносителя сразу приводит к выпадению конденсата. А это коррозия, быстрый износ и уменьшение срока эксплуатации котла. Поэтому из двух вариантов — стальной или чугунный — необходимо отдать предпочтение второму, потому что он менее подвержен процессам коррозии.

Если сравнивать две модели — классическую и с верхним горением, то вторая по цене явно дороже, что может оттолкнуть большинство потребителей. Существует два вида такой модели, которые отличаются друг от друга способом надува — это с принудительным надувом и естественным. В любом случае надув не может справиться со спекающимся пеплом или золой. Чем больше пепла, тем меньше теплоотдача, а значит, пепел придется постоянно убирать. В моделях с принудительным надувом его образуется меньше, а с естественным больше.

Диск и балка, которая поддерживает его (мы говорим сейчас об устройствах, которые разделяют камеры сгорания топлива и продуктов горения), быстро прогорают, а значит, приходится их менять и проводить ремонт котла. Нельзя закладывать в топку дрова или уголь большого размера, поскольку тяжело будет обеспечить верхнее горение. Да и влажные материалы закладывать также не рекомендуется.

И последний из недостатков. Размеры топки недостаточны, чтобы в ней легко можно было проводить розжиг, когда закладка неполная.

Типы отопительных котлов

Интересующий нас тип котлов производится только в напольном исполнении — уж слишком велика его масса. И если не учитывать уже описанные позиции, то это обычные твердотопливные котлы. Логика подсказывает, что мощность таких моделей зависит от прямого назначения топливного агрегата. Здесь есть устройства с минимальными параметрами — 7 киловатт, а есть и с максимальными — до 95 киловатт. Такие колы в основном используются для отопления небольших домов. Но есть и более мощные установки, к примеру, с 200-киловаттной мощностью. Они применяются для обогрева домов площадью более 2000 квадратных метров.

В производстве котлов применяются сталь или чугун, но даже сталь у разных производителей отличается, что будет влиять на стоимость прибора. К примеру, жаростойкий металл в разы дороже, чем низкосортный, а, соответственно, и стоить такой котел будет больше. В некоторых моделях используется шамотный кирпич, которым обкладывают топку. Это увеличивает не только стоимость агрегата, но также его прочность и долговечность. Кстати, подобные модели могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Монтаж

Это не газовое оборудование, поэтому его можно устанавливать своими руками. Правда, есть несколько важных предупреждений от специалистов:

1. Котел необходимо устанавливать на расстоянии не меньше полуметра от ближайших стенок. Дело в том, что этот нагревательный прибор, даже если в его конструкции есть водяная рубашка, очень сильно нагревается. И если стены дома возведены из горючих материалов, необходимо их дополнительно обшить защитой. К примеру, асбестовым листом, кирпичом или металлическим листом из оцинкованной стали, под которым все равно придется проложить асбест.
2. Любой, даже самый маломощный котел из этой категории, имеет значительную массу. Поэтому нужно позаботиться об остове, на котором он будет размещаться. Остов должен быть прочным, негорючим и надежным. Имейте в виду, что масса котла увеличится за счет веса закладки. Поэтому оптимальный вариант — это отдельно стоящий фундамент, сооруженный по всем строительным канонам с укладкой щебеночной подушки и армирующего каркаса из металлической арматуры. Кстати, специалисты советуют заливать фундамент высотой не менее полуметра.

Заключение по теме

Как видите, некоторые вопросы увеличения эффективности работы отопительных котлов зависят не только от размеров самих отопительных агрегатов или от увеличения подачи топлива. Научно-технический прогресс сегодня предлагает совершенно другие позиции, связанные с технологическими процессами. И в этом вы сами могли убедиться на примере твердотопливных котлов с верхним горением топлива.

</index>Похожие записиКотлы отопления от компании «Kotel PRO» > Теория >

Дата: 23.06.2015

При всех своих технических и бытовых ограничениях отопительные котлы, работающие на твердом топливе, обладают существенным преимуществом – практически полной энергонезависимостью. Сделав необходимые запасы дров, угля или пеллет, можно не опасаться внезапных перебоев с подачей газа или электроэнергии. Потому установка таких агрегатов целесообразна в первую очередь для загородных домов, а также в небольших населенных пунктах. Досконально зная, как работает твердотопливный котел, осуществив правильный выбор его типоразмера, можно обеспечить собственному жилью достаточные комфорт и удобства.

Конструктивные разновидности систем

Если не брать во внимание традиционные печи на твердом топливе, необходимо констатировать, что разновидностей видов твердотопливных устройств немного. Они подразделяются на агрегаты с ручной либо автоматической загрузкой топлива. Более интересны конструктивные отличия, которые учитывают разные принципы горения сырья. Например, котлы с ручной загрузкой (которая относительно твердого топлива – процесс довольно грязный и трудоемкий) постепенно выделили из своей среды два вида агрегатов, где загрузочный период стал значительно длиннее, а КПД агрегатов существенно возрос. Это – пиролизные котлы, а также котлы длительного горения. Принцип работы пиролизного котла состоит в том, что в его топочную камеру воздух подается с некоторым, некритичным для стабильности процесса горения, недостатком. В результате углерод, содержащийся в топливе, окисляется кислородом не до обычной двуокиси углерода СО2, а до окиси СО. Последняя является основным компонентом генераторного газа, который, несмотря на свою сравнительно низкую теплотворную способность (по сравнению с природным газом), при горении выделяет достаточно дополнительного тепла.

Реализация принципа пиролиза

Как работает твердотопливный котел пиролизного типа? Ввиду токсичности СО (бытовым потребителям он знаком как угарный газ), устройства контроля за процессом горения разрабатываются особенно тщательно. Конструктивно такой агрегат состоит из:

• газифицирующей (или верхней) камеры;
• нижней топочной камеры;
• разделительных колосников;
• дымососа;
• корпуса с дверцей и контрольно-измерительной панели.

Запуск и работа твердотопливного котла пиролизного типа производятся в следующей последовательности.

1. Дрова загружаются на колосниковую решетку.
2. Производится поджиг дров, после чего дверца закрывается.
3. Открывается заслонка дымососа, за счет разницы давлений в верхнюю камеру начинает поступать воздух.
4. Выделяющийся при сгорании с недостатком воздуха генераторный газ – тяжелее воздуха, поэтому он опускается в нижнюю топку, где начинает гореть.
5. Вследствие постоянной циркуляции воздуха процесс горения в нижней и верхней топках стабилизируется. Остается только контролировать устойчивость процесса верхнего дутья и количество топлива в верхней топке, а также периодически удалять золу из нижней топочной камеры.

Преимущества пиролизных котлов:

1. Используя механический регулятор подачи воздуха, можно увеличивать время между загрузками от 8 часов и более. Диапазон определяется габаритами устройства; наиболее известные агрегаты такого типа, от торговой марки Ziehbart допускают интервалы между загрузками в 18 часов. Это существенно повышает удобство эксплуатации данного вида оборудования.
2. Существенно снижается количество образуемой золы, поскольку процесс сжигания в данном оборудовании производится практически полностью.
3. В связи с более полным сгоранием заметно снижаются и выбросы дыма в окружающую среду, что делает пиролизные устройства достаточно экологичными.

Принцип и схема

Принципиально схема работы твердотопливного котла состоит из следующих узлов.

1. Наружный цилиндр, являющийся одновременно и корпусом.
2. Внутренний цилиндр, размещенный коаксиально первому (зазор между ними определяет количество одновременно нагреваемой воды).
3. Топка, находящаяся в нижней части внутреннего цилиндра.
4. Телескопический распределитель, который, при своем периодическом перемещении вниз, инициирует горение очередного слоя топлива.
5. Система воздухоподводящих и воздухоотводящих труб.
6. Автомат переключения вида используемого горючих материалов.
7. Контрольно-регулирующая и измерительная аппаратура.

Последовательность функционирования котла длительного горения заключается в следующем.

1. В нижнюю часть внутреннего цилиндра закладывается большой объем топлива (зависит от типоразмера оборудования).
2. Переключателем устанавливается вид топлива (дрова или уголь/торф/пеллеты), после чего открывается заслонка подачи воздуха, и выполняется поджиг.
3. По мере прогорания очередного слоя воронкообразный распределитель продвигается вниз, осуществляя при этом подачу воздуха, необходимого для устойчивого горения.
4. Образующиеся дымовые газы удаляются через дымоход.

Преимущества котлов длительного горения:

• интервал между загрузками увеличивается до нескольких суток;
• постоянство условий горения, следовательно, и стабильная температура теплоносителя;
• высокая экономичность работы;
• комфортность обслуживания агрегата.

Ориентируясь на применение твердотопливного котла длительного горения, следует учесть, что высотный габарит такого агрегата намного больше, чем у отопительного оборудования традиционного исполнения. Существенно выше также стоимость и требования как к самому агрегату, так и к топливу, на котором предполагается его использование.

Работа твердотопливного котла показана на видео. Это поможет уяснить некоторые нюансы установки и использования данного вида отопительного оборудования. Для легкости выбора можно рассмотреть сравнение эффективности некоторых современных видов твердотопливных котлов.

А тут выбирайте напольные газовые котлы для тепла и горячей воды.

Главная / Котлы /

Понятия уюта и комфорта в доме неразрывно связаны теплом. Поэтому в первую очередь в современном жилье должна быть качественная отопительная система. Основной ее компонент — это отопительный котел, который прогревает теплоноситель до заданной температуры. Такие агрегаты могут быть разных видов, работая на различном топливе и имея отличный друг от друга принцип работы. Одними из самых востребованных на рынке являются твердотопливные котлы.

Содержание

• Как устроен твердотопливный котел
• Как работает твердотопливный котел
• Принципы работы, применяемые в твердотопливных котлах
  • Классические модели
  • Конструкции длительного горения
• Лучшие производители котлов
• Заключение

—>

Как устроен твердотопливный котел

Устройство твердотопливного котла классического типа

Чтобы понимать, как функционируют котлы на твёрдом топливе, необходимо знать о том, как они устроены. Данные конструкции состоят из следующих компонентов:

• Топочная камера. Именно сюда происходит загрузка топлива, которое, сгорая, выделяет необходимое тепло. Данная камера оснащается специальной дверцей.
• Колосниковая решетка. Именно на нее укладывается топливо при загрузке. Когда оно прогорает, то зола попадает в зольник, расположенный снизу.
• Прочистной люк, который используется для того, чтобы очищать котел от продуктов горения.
• Теплообменник, посредством которого и нагревается теплоноситель. Данный компонент выполнен в виде большой емкости, по которой проходят дымогарные трубы. Газы, выделяющиеся при горении топлива, циркулируют по трубам системы, благодаря чему в теплообменнике нагревается теплоноситель.
• Терморегулятор, посредством которого определяется скорость прогорания топлива.

Важно! Вышеперечисленные элементы считаются в таких конструкциях основными. Однако помимо них такое оборудование может включать в себя дополнительные компоненты, в значительной степени облегчающие эксплуатацию системы. К ним относятся газовые горелки, регуляторы тяги, термостатические клапаны и т. д.

Регулятор тяги выступает очень важным компонентом, посредством которого осуществляется регулировка температуры внутри подающего трубопровода. Благодаря ему в топочной камере происходит контроль воздуха. Под нагревом происходит расширение данного оборудования, в результате чего оно воздействует на заслонку, несколько приоткрывая ее.

Важно! Работа котлов с регулятором тяги может происходить автоматически, без контроля человека. Регулятор — это устройство небольших размеров, размещаемое на передней стенке котла. Когда котел запускается, то регулятор следит за тем, чтобы рабочая температура держалась в пределах 65–90 градусов по Цельсию.

Регулятор тяги в твердотопливных котлах

Газовая горелка может работать на сжиженном или природном газе. Ее наличие в системе обеспечивает несколько важных преимуществ:

• Процесс розжига не превышает нескольких секунд.
• Простота конструкции, благодаря чему оборудование получает необходимую надежность.
• Высокий уровень безопасности.
• Возможность использования в котлах различных типов.
• Эксплуатация в помещениях закрытого типа.

Благодаря наличию термостатического клапана обеспечивается быстрый отвод тепла в случае перегрева котла. В этом случае, чтобы охладить аппарат, происходит спуск нагретого теплоносителя из системы, место которого заполняется холодной водой.

Важно! В устройствах с чугунным корпусом контур охлаждения размещается на подаче, а в стальных аналогах — внутри корпуса.

Читатели считают данные материалы полезными:

Как работает твердотопливный котел

Котлы на твердом топливе могут использовать в своей работе разные виды сырья

Твердотопливные котлы кроме древесины могут использовать в своей работе разные виды топлива. Это могут быть пеллеты, торф, уголь и т. д. Цикл работы котла классической конструкции включает в себя три фазы:

1. Розжиг. Работа оборудования начинается с розжига. На данном этапе происходит резкое возрастание температуры в камере (до 600 градусов по Цельсию). Повышается температура также и в топочном обменнике, достигая значения в 40–70 градусов. В данном случае очень многое определяется параметрами системы.

Важно! При минимуме возможно возникновение теплового удара, который может иметь негативные последствия как для теплообменника, так и для системы. Чугунные теплообменники способны выдерживать такие нагрузки в течение длительного периода, но со временем они попросту лопаются. При быстром прогреве на фоне небольшой скорости жидкостной циркуляции возможно закипание жидкости, вследствие чего отопительная система испытывает гидравлический удар. Наибольшей уязвимостью к такому явлению отличаются трубы из пластика. На начальном этапе работы оборудования происходит следующее: воздух в помещении остается холодным, но трубы уже достаточно прогреты. Потому правильный расчет всех показателей является очень важным.

1. Второй этап характеризуется прогревом теплоносителя. Повышаясь, температура в топке достигает значения в 1000–1300 градусов. На данном этапе очень важен контроль за прогревом теплоносителя, который может разогреться до 95 градусов, что является опасным для системы. Регулировать степень прогрева можно посредством специальной задвижки, которая обеспечивает подачу воздуха в систему.

Этап прогрева теплоносителя

Совет! Необходимо контролировать температуру теплоносителя до того момента, пока топливо полностью не прогорит. Данная фаза характеризуется прогреванием труб и нагреванием воздуха в помещении.

1. На третьем этапе происходит прогорание топлива. Когда топливо полностью прогорает в конце цикла, то образуются тлеющие угли. На фоне этого снижается и температура в системе, достигающая 400–500 градусов. И именно такой температурный режим является наиболее комфортным для системы. Наблюдается медленное остывание теплоносителя, при котором остывает и воздух в помещении.

Важно! Когда образуются тлеющие угли, ускоряется процесс охлаждения как теплоносителя, так и воздуха в помещении.

По результатам рассмотренных выше циклов работы, можно сделать вывод, что твердотопливные котлы отопления характеризуются одной особенностью — температурной цикличностью. И дабы максимально снизить температурный разброс, необходимо периодически закладывать в систему новую порцию топлива.

Решение данной проблемы было реализовано в автоматических котлах. В таких конструкциях подача топлива и наддув вентилятора горелки осуществляются в автоматическом режиме. Обычные же варианты конструкций требуют постоянного контроля.

<d>Рекомендуем изучить по данной теме также:</d>Отличия настенных и напольных газовых котлов — какой выбрать?

Газовые котлы представляют собой наиболее выгодное решение для отопления частного дома. Такое оборудование имеет довольно большое количество характеристик, основной из которых является тип исполнения. Котлы бывают напольные и настенные. И для многих людей выбрать один из этих вариантов является весьма сложной задачей. Поэтому для принятия правильного решения необходимо рассмотреть основные характеристики и отличия напольных и настенных агрегатов.

17536

Принципы работы, применяемые в твердотопливных котлах

Различают несколько вариантов твердотопливных котлов. Отличия в данном случае заключаются в принципе сжигания топлива, от чего в немалой степени зависит и время работы от одной загрузки.

Классические модели

Такое оборудование оснащается большой топкой, где сжигание топлива происходит естественным путем. Такие конструкции предусматривают использование специального датчика, который осуществляет контроль температуры теплоносителя.

Важно! Котлы классического типа характеризуются очень простой конструкцией, благодаря чему значительно упрощается их эксплуатация и снижается стоимость. Такие агрегаты являются нетребовательными к топливу и могут работать на дровах, угле, брикетах и прочем подобном сырье.

Данные конструкции имеют некоторые недостатки:

• Низкий КПД в сравнении с котлами длительного горения.
• Недолгое время горения: не более восьми часов работы на одной закладке.
• Из-за неоптимального процесса горения появляется повышенная зольность.
• Отопительные режимы плохо поддаются автоматизации.

Совет! Из вышеописанных недостатков устранить можно только один. Проблема с частой загрузкой может быть частично решена посредством установки специального бака, который способен снизить вероятность температурных перепадов, благодаря накапливанию тепла. Такая емкость является цельнометаллической и должна обладать хорошими показателями теплоизоляции. Расчет объема такого резервуара производится зависимо от отопительной системы, а также мощности оборудования.

Конструкции длительного горения

Этапы работы пиролизных котлов

Агрегаты длительного горения не имеют недостатков, свойственных их обычным аналогам. Они бывают двух видов:

1. В конструкции пиролизных котлов присутствует две камеры сгорания. Особенность их работы в том, что горение топлива осуществляется в условиях недостаточного количества кислорода. Температура в камере повышается, провоцируя выделение древесного газа. Этот процесс называют пиролизом. Далее газ проникает во вторую камеру, где и происходит его сгорание при избытке кислорода. Благодаря данной особенности, система в итоге имеет очень высокий КПД, доходящий до 90%.
2. Агрегаты «тлеющего» типа. Такие конструкции оснащаются встроенной водяной рубашкой, которая устанавливается по периметру агрегата. В данном случае топливо горит не снизу вверх, как обычно, а сверху вниз, что наряду с большим объемом камеры сгорания (до 100 литров) обеспечивает продолжительный процесс работы оборудования.

Видео: выбираем твердотопливный котел отопления

Твердотопливный котел горения пиролизного типа способен обеспечить полное прогорание топлива. Очистка системы от золы при этом проводится не чаще раза в два-три дня. Обладая относительно небольшим расходом топлива, такие конструкции способны работать на одной загрузке около 12 часов.

Также к достоинствам таких агрегатов относится:

• Возможность в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру теплоносителя.
• Система, контролирующая процесс горения, может быть автоматизирована.
• Отопление дома твердотопливным котлом такого типа может предполагать использование наряду с дровами и других видов твердого топлива.

Важно! Недостатки пиролизных котлов заключаются в высокой стоимости такого оборудования и требованиях к допустимой влажности используемого сырья. Также следует помнить и то, что такие установки являются энергозависимыми, а потому могут использоваться не во всех ситуациях.

Схема котла тлеющего типа

У моделей тлеющего типа также имеются свои преимущества:

• В зависимости от модели, такие конструкции способны работать до 5 суток на одной закладке. Естественно, в данном случае длительность работы зависит от вида и качества топлива. Дольше всего горит уголь.
• В сравнении с пиролизными, такие котлы имеют меньшую стоимость.

Из недостатков следует выделить высокую требовательность к топливу. Использовать в котлах тлеющего типа можно лишь древесину, влажность которой составляет до 20%. Также не допускается к использованию топливо, содержащее большое количество смол. Если же оно все же используется, то систему придется прочищать значительно чаще, что приводит к снижению срока службы автоматики.

Этот материал отлично дополнят следующие публикации:

Посмотрите другие материалы на похожие темыПринципы монтажа газовой колонки в квартире своими руками: что нужно знать и уметьСегодня, в век прогресса, работа коммунальных служб все же оставляет желать лучшего. А потому о тепле в своем жилье каждый должен заботиться… 5303 1

Бойлер косвенного нагрева: принцип работы и особенности выбораБойлером косвенного нагрева называется водонагреватель, устанавливаемый в частных домах для бесперебойного получения горячей воды. Данная конструкция не располагает… 7758 2 Использование многотопливных котлов комбинированного типа для отопления частного домаКомбинированный котел отопления — это современное устройство, использующее для нагрева теплоносителя не только различные виды твердого топлива,… 9870 ← Отличия настенных и напольных газовых котлов — какой выбрать?Опрессовка и гидропневматическая промывка системы отопления →

Какого бы вида ни был твердотопливный котёл, все имеют высокий уровень коэффициента полезного действия, именно благодаря конструкции и принципу устройства. На этой страничке рассмотрим и попробуем разобраться как работают твердотопливные котлы. Основное отличие между обычными твердотопливными котлами и твердотопливными котлами длительного горения состоит в том, что во втором случае горение происходит намного дольше благодаря принципу сгорания. Итак рассмотрим принцип работы твердотопливных котлов и как работают котлы на твёрдом топливе, чтобы понимать как выбрать котёл.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

 

Как работает пиролизный котёл. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла построен на процессе разложения твёрдого топлива на пиролизный газ и кокс. Достигается это с помощью недостаточной подачи воздуха. Из-за слабой подачи воздуха топливо медленно тлеет, но не горит, в результате образуется пиролизный газ. В результате газ соединяется с воздухом. происходит горение и выделяется тепло, которым греется теплоноситель. Благодаря такому процессу в дыму крайне мало вредных веществ, да и сажи и золы незначительно. Так что в случае с пиролизными котлами, так же можно говорить об экологичности.

Итак, рассмотрим подробнее принцип работы пиролизного котла.

• Что такое пиролиз? Пиролиз — процесс сжигания в условиях недостаточного количества кислорода. Результатом такого горения являются твёрдые продукты горения и газ: твёрдые отходы — это зола и смесь летучих углеводородов  плюс углекислоты.
• Принцип работы газогенератора(или пиролизного котла), заключается в том, что такой твердотопливный котёл разграничивает процесс теплотворения на два процесса. Первый, это обычный процесс горения твёрдого топлива, при ограничении подачи кислорода. При дефиците воздуха, твёрдое топливо очень медленно тлеет выделяя газ. Ограничивает подачу кислорода, котёл очень просто, механической заслонкой, которая в зависимости от количества воздуха в топке, либо открывается либо закрывается. При этом можно вручную «поддать жару», приоткрывая заслонку.
• Вторая часть процесса сгорания топлива, заключается в прогорании летучих отходов процесса горения в первой топке. Во второй топке прогорает так называемый пиролизный газ — результат горения твёрдого топлива в первой топке.
• Регулировка при этом, также как и в случае подачи воздуха в первую топку, происходит очень просто. Термостат контролирует процесс горения и изменяет работу котла ровно настолько, насколько необходимо для выработки необходимого количества тепла. По принципу работы он не особо отличается от термостата для водонагревателя.
• Эффективность пиролизных котлов. На сегодняшний день самые эффективные котлы — те, в которых горение происходит сверху вниз. Конечно, это накладывает определённые сложности, например, в таких котлах приходится делать принудительную тягу, ведь вторая камера дожига пиролизного газа находится под колосником. Если проще: топливо рассыпается в продукта отходов процесса горения — в золу. При этом образовывается газ, который также дожигается. В результате: максимальное выделения тепла, практически с безотходным процессом горения. Плюс, золу можно использовать как удобрение.

Принцип работы пиролизного котла устроен таким образом, что помимо максимально эффективного сгорания топлива, мы имеем и минимальные отходы процесса горения. Основной минус — это цена пиролизных котлов, но положительных моментов, на самом деле очень много:

• Минимум отходов и минимальная чистка топки, в сравнении с другими твердотопливными котлами.
• Долгое время автономной работы без дозагрузок, благодаря экономичной подаче воздуха.
• Автоматизация процесса горения. Котёл сам регулирует когда увеличивать горение и когда уменьшать.
• Твёрдое топливо больших размеров подходит для таких котлов, так как в любом случае дожигание топлива проходит практически полностью.

Автоматика и механика твердотопливных котлов.

Несмотря на все уровни контроля за процессами горения и безопасности эксплуатации в целом, твердотопливные котлы практически не содержат сложных автоматических устройств. Именно благодаря тому, что чаще всего температура регулируется механикой, в котлах практически нечему ломаться. Кроме того сама конструкция котлов является простой и надёжной. Потому и монтаж твердотопливного котла своими руками выполнить реально, но лучше обратиться к специалистам. Даже сделать котельную своими руками можно, но зачем лишние проблемы, если можно всё доверить профессионалам?

Содержание:Конструкция и принцип работы твердотопливных котловПреимущества и недостатки котлов на твёрдом топливеКлассические твердотопливные котлыКотлы длительного горенияПиролизные котлыПеллетные котлыРасчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе Котлы на твёрдом топливе изготавливаются из стали или чугуна и применяются для обеспечения отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. Совмещают в себе экономичность и возможность обустройства автономной системы отопления, что особенно актуально для негазифицированных регионов и районов с нестабильной подачей электроэнергии. Принцип действия данного вида котлов основан на выделении тепловой энергии в результате сгорания таких видов твёрдого топлива, как уголь, торф, дрова, пеллеты и других.

Конструкция и принцип работы твердотопливных котлов

Классический твердотопливный котёл представляет собой модульную конструкцию, собранную в одном корпусе. Основные элементы конструкции:1. Теплообменник является одной из важнейших деталей котла, с его помощью осуществляется передача тепловой энергии разогретого дымового газа непосредственно теплоносителю. Скорость прохождения газа регулируется дымососом. В среднем срок эксплуатации теплообменника составляет около 20 лет. Для изготовления может применяться сталь или чугун. Стальной теплообменник обходится дешевле, однако быстрее изнашивается. Желательно поддерживать температуру теплоносителя не ниже 65° С, чтобы не допускать образования конденсата. К преимуществам стального теплообменника можно отнести его устойчивость к резким перепадам температур.Чугунный теплообменник более долговечен, меньше подвержен образованию коррозии и требует поддержания температуры теплоносителя от 50° С и выше.2. Топочная камера с дверцей предназначена для загрузки и сжигания топлива. 3. Колосниковая решётка должна иметь высокую теплокоррозийную устойчивость, для изготовления часто применяется сплав железа и графита (серый чугун). Решётка обеспечивает доступ воздуха для поддержания горения, равномерное распределение топлива, а также отсев несгоревших остатков в зольник.4. Люк для прочистки верхних ходов.5. Регулятор температуры может быть как механическим (регулятор тяги), так и автоматическим (микропроцессорный контроллер).Для более комфортной и безопасной эксплуатации котла могут применяться дополнительные устройства: регулятор тяги, газовая горелка для розжига, термостатический клапан для предотвращения перегрева и другие.Работа котла начинается с розжига, в процессе которого происходит быстрое повышение температуры с 30-35° С до 500-600° С за 5-10 минут. В это же время температура теплообменника возрастает до 40-70° С в зависимости от настроек системы. На следующем этапе температура в топке достигает 1000-1300° С в зависимости от применяемого топлива, а теплоноситель прогревается до рабочей температуры. На данном этапе важно не допустить превышения температуры 95° С, что достигается посредством регулировки поступления воздуха в камеру сгорания при помощи задвижки. На заключительном этапе топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли, после чего происходит постепенное затухание и снижение температуры. Большинство современных котлов оснащаются датчиком предназначенным для автоматического поддержания температуры в диапазоне от 65° С до 90° С. Датчик соединяется с заслонкой, которая регулирует доступ воздуха в топочную камеру для поддержания процесса горения.

Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

Применение твердотопливных котлов в системах отопления и горячего водоснабжения имеет ряд преимуществ:1. Главным преимуществом котлов на твёрдом топливе является возможность их автономной работы. Работа котла не зависит от наличия электричества, газа или других внешних источников энергоснабжения, что позволяет эксплуатировать его в удалённых районах, а также использовать в качестве дублирующего источника тепла в случае отключения электроэнергии или возникновении проблем с подачей газа.2. Применяемые виды топлива (уголь, торф, пеллеты и другие) обходятся намного дешевле использования газа, электроэнергии или дизельного топлива. Однако стоит учитывать дополнительные расходы на доставку, погрузочно-разгрузочные работы и хранение.3. Максимальный КПД у стандартных котлов может достигать 84,9%.4. Простое устройство котла существенно повышает его надёжность и продлевает срок службы.5. Большинство моделей котлов может работать на разных видах топлива.6. Стоимость твердотопливного котла ниже газового или электрического аналогичной мощности.К недостаткам твердотопливных котлов можно отнести потребность в отдельном помещении для установки котла и хранения запасов топлива. Эксплуатация более трудоёмка, так как требует регулярной ручной загрузки топлива, вычистки золы и сажи.

Классические твердотопливные котлы

Стандартные твердотопливные котлы имеют предельно простую конструкцию, что обуславливает довольно низкую стоимость и простоту эксплуатации. Такие котлы имеют объёмное топочное отделение и неприхотливы к виду и качеству топлива. Полная энергонезависимость позволяет применять их в условиях отсутствующего или нестабильного электроснабжения.Простота конструкции имеет и отрицательные стороны – сравнительно низкий КПД, необходимость частой загрузки топлива, механическая регулировка температуры теплоносителя, чувствительность к уровню влажности топлива и другие. Также требуется довольно частая очистка котла – накопление золы снижает производительность котла и может привести к перегреву и поломке. При эксплуатации таких котлов следует учитывать их большую инерционность – возможно только постепенное и относительно медленное снижение или повышение температуры, быстрый разогрев или выключение котла невозможны. Учитывая невысокую цену, такие котлы целесообразно применять в качестве запасного варианта на случай перебоев с поставками электроэнергии или газа.

Котлы длительного горения

Принцип действия котлов длительного горения направлен на продолжительное и экономное сжигание топлива. Период работы таких котлов на одной загрузке составляет до 5 суток при использовании угля и до 30 часов при использовании дров. Для увеличения времени работы и количества выделяемого тепла применяется метод «верхнего» или «верхне-нижнего» горения. Наглядно этот метод можно рассмотреть на примере горения обычной спички, повернув её сначала пламенем в направлении пола, а потом перенаправив вверх – при направлении пламени вверх время сгорания существенно возрастёт. Камера подогрева воздуха соединяется с топочной камерой при помощи телескопической трубы с воздухораспределителем, через которую подаётся подогретый воздух. По мере прогорания топлива труба опускается под собственным весом, что обеспечивает равномерное оптимальное сгорание тонкого верхнего слоя топлива. Отличительной особенностью таких котлов является большой объём топочной камеры, позволяющий загрузить до 50 кг топлива. За счёт ограниченной подачи воздуха происходит не столько сгорание, сколько тление топлива. Благодаря объёму камеры и медленному сгоранию, одной закладки топлива достаточно для работы котла от 12 часов до 5 суток. КПД таких котлов достигает 90%, они просты в эксплуатации и обслуживании.Подобная, но более совершенная и экономичная технология применяется и в газогенераторных котлах.

Пиролизные котлы

Эффективность работы пиролизных (газогенераторных) котлов достигается за счёт раздельного сжигания твёрдого топлива и выделяемых в процессе горючих газов в отдельных камерах сгорания. Другое название явления пиролиза – сухая перегонка. Под воздействием высокой температуры (200-800° С) и при ограниченном доступе воздуха в камеру сгорания происходит разложение топлива на твёрдый остаток и пиролизный газ (смесь азота, водорода, угарного газа и углеводородов). Горючий газ с помощью вентилятора подаётся по керамической форсунке во вторую камеру, где происходит подмешивание кислорода и сжигание газа. В результате происходит дополнительная подсушка органического топлива (преимущественно используются дрова или щепа), что способствует более полному сгоранию и образованию меньшего количества золы и сажи. КПД пиролизных котлов может достигать 85-92% в зависимости от качества исходного топлива. Применяемая технология обеспечивает возможность работы котла на одной загрузке до 12 часов, более экономно расходует топливо по сравнению с классическими твердотопливными котлами и является более чистой и экологичной за счёт снижения количества твёрдых и газообразных отходов. К недостаткам пиролизных котлов можно отнести их сравнительно высокую стоимость, повышенные требования к влажности органического топлива (не более 25-30%), необходимость полной загрузки для эффективной работы, обязательная установка трёхходового клапана для подмешивания горячей воды в обратную трубу (температура не должна опускаться ниже 65° С, чтобы не допустить образования конденсата) и предохранительного клапана для аварийного сброса излишка воды при закипании. Учитывая относительную сложность конструкции и потребность в дополнительном оборудовании, большинство таких котлов энергозависимы, что лишает их основного преимущества твердотопливных котлов – автономности.Использование в качестве дополнительного оборудования бойлеров косвенного нагрева или теплоаккумулирующих баков позволяет сократить расход топлива до 20%, увеличить период между закладками, а также иметь постоянный запас воды для горячего водоснабжения.

Пеллетные котлы

Для работы таких котлов применяется специальный вид топлива – пеллеты. Пеллеты производятся в основном из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессования. Склеивание древесных частиц происходит без применения химических добавок: под воздействием температуры древесина выделяет лигнин, который и служит связующим веществом. При сгорании одной тонны пеллет выделяется 3500 кВт/ч тепловой энергии, что в полтора раза больше, чем в процессе сгорания аналогичного количества дров или древесной щепы. Влажность составляет всего 8-12%. Пеллеты представляют собой сыпучий гранулированный материал, что существенно облегчает процесс траспортировки и хранения и являются экологически чистым продуктом, не выделяя в процессе горения токсических веществ.Конструктивной особенностью пеллетных котлов является обязательное наличие ёмкости (загрузочного бункера) для хранения и подачи пелет в камеру сгорания посредством шнекового механизма. При этом время непрерывной работы котла зависит исключительно от объёма бункера и составляет в среднем от 3-7 суток.В зависимости от модели котла могут применяться различные способы сжигания пеллет. Ретортная горелка представляет собой стальную или чугунную чащу на поверхность которой снизу подаётся топливо. В зону горения осуществляется подача воздуха поддерживающего процесс горения и предотвращающего перегрев горелки. Могут использоваться как подвижные, так и неподвижные ретортные горелки. Подвижные (оборотные) позволяют эффективно сжигать топливо с большим содержанием золы, влаги и пыли.КПД пеллетных котлов может составлять до 95% в зависимости от качества топлива и модели котла. Работа большинства котлов полностью автоматизирована и безопасна.Пеллетные котлы являются энергозависимыми, так как для функционирования шнекового механизма, автоматического розжига и системы подачи воздуха необходимо наличие электроэнергии.

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

При расчёте требуемой мощности котла нужно учитывать множество факторов – погодные условия для конкретной климатической зоны, степень утепления дома, герметичность стеклопакетов, тип применяемых радиаторов (стальные, алюминиевые, чугунные), наличие тёплого пола и многое другое. Очень приблизительный расчёт мощности можно сделать исходя из потребности 1 кВт на 10 м² при высоте потолков 3 метра, однако такие данные пригодны только для предварительного выбора модели котла, окончательный расчёт должен проводиться только специалистом.Установка твердотопливного котла наиболее целесообразна в негазифицированных регионах и регионах где могут иметь место перебои с подачей электрической энергии. От того, насколько правильно смонтирован котёл и сделана его обвязка зависит эффективность и надёжность всей системы отопления в доме. Для оборудования топочной выделяется отдельное помещение, обязательно оборудованное системой приточно-вытяжной вентиляции. Монтаж котла производится на ровное бетонное или кирпичное основание на расстоянии не ближе 70 см от стен помещения. Преимущественно котёл используется в комплекте с теплоизолированным накопительным баком. Бак служит для защиты системы от перегрева, позволяет адаптировать различные источники тепла (котёл на твёрдом топливе, электрический котёл, газовый котёл или другие) в одну систему с системой отопления, оптимизирует работу котла, повышая его КПД и снижая расход топлива. Вода в таком баке может сохранять температуру в течение нескольких дней и применяется как для систем отопления, так и для бытовых нужд. Также могут применяться бойлеры косвенного нагрева, оборудованные как спиралевидными теплообменниками для использования тепловой энергии котла, так и электрическим тэном для нагрева воды в летнее время. Важным элементом обвязки котла является расширительный бак, предназначенный для компенсации излишков воды возникающих в процессе нагревания. Объём бака должен составлять не менее 1/10 общего объёма воды в системе.На выходе из котла устанавливается группа безопасности, состоящая из манометра, автоматического воздухоотводчика (для предотвращения завоздушивания системы и возникновения воздушных пробок) и предохранительного клапана. Особенностью твердотопливных котлов является невозможность контролировать подачу топлива, соответственно довольно высока вероятность перегрева. С целью предотвращения перегрева применяется охлаждающий теплообменник. Некоторые модели стальных котлов оснащены им изначально, в остальных случаях он устанавливается на выходе из котла перед системой отопления. При разогреве котла до 95° С срабатывает термостатический клапан и в теплообменник подаётся холодная вода из водопровода или специально предназначенной для этого ёмкости. После охлаждения котла и снижения температуры клапан закрывается.Другим, более простым, способом борьбы с перегревом является применение сливного клапана. В случае превышения допустимого значения температуры горячая вода перенаправляется в канализацию, а в систему отопления подаётся холодная вода из водопровода.При установке твердотопливного котла нужно учитывать его инерционность, затухание топлива и снижение температуры происходит постепенно. Учитывая, что за принудительную подачу теплоносителя отвечает циркуляционный насос, должна быть предусмотрена установка аккумуляторной батареи для его бесперебойной работы в случае отключения электрического снабжения. В противном случае неравномерный прогрев различных участков может вывести из строя всю систему отопления. Эффективная и производительная работа котла во многом зависит от хорошей тяги и правильно рассчитанного и установленного дымохода. При выборе дымохода нужно обратить внимание на его высоту, диаметр, длину разгонного участка и качество утепления трубы. Высота и диаметр трубы рассчитываются исходя из мощности котла, при недостаточной высоте трубы дымовые газы будут плохо вытягиваться, а в худшем случае поступать в обратном направлении, в помещение. Обычно минимальная длина трубы указывается в инструкции к котлу, а диаметр соответствует выходному отверстию котла. Утепление трубы не позволяет дымовым газам остывать слишком быстро, при остывании тяга может ухудшиться. Для изготовления дымоходов применяется преимущественно труба из оцинкованной нержавеющей стали диаметром 120, 150 или 200 мм. Также производятся дымоходные трубы квадратного сечения. Такая труба слабо подвержена коррозии под воздействием атмосферных осадков и конденсата, удобна в сборке и установке, а также имеет привлекательный внешний вид что позволяет устанавливать её по фасаду дома. В нижней части дымохода оборудуется кран для слива конденсата и лючок для прочистки. По желанию заказчика котлы могут дополнительно оборудоваться системами автоматической подачи топлива из загрузочного бункера. В этом случае может применяться только мелкоразмерное топливо.Для подключения и обвязки котла могут применяться только металлические трубы (медные, стальные и другие), использование полипропиленовых, металлопластиковых и труб из сшитого полиэтилена недопустимо.3DБесплатная программа теплый пол3D схема однотрубной системы отопления из полипропилена одноэтажного дома3D схема отопления из полипропилена 2-х этажного дома 6×9СхемаСхема отопления 2-х этажного дома 110м2 | металлопластик | теплый полСхема отопления 3-х этажного дома 195м2 | двухтрубная система | металлопластик | газ | радиаторыСхема отопления | 2-х этажный дом | однотрубная система | электрокотел | радиаторыСхема отопления 2-х этажного дома 110м2 | металлопластик | теплый пол, радиаторыВидеоМонтаж отопления двухтрубной системы из полипропиленаКак залить теплоноситель в систему отопления с помощью насосаМонтаж циркуляционного насоса в систему отопления из медиКак подключить циркуляционный насос к котлуМонтаж циркуляционного насоса в системе отопления из металлопластикаЕстественная и принудительная циркуляция, принцип работыКак подключить твёрдотопливный котелСборка дымохода для котлаГде в доме нужно устанавливать радиаторыУзел слива залива теплоносителя в системе из медиМонтаж двухэтажной двухтрубной системы из полипропиленаМонтаж циркуляционного насоса в системе отопления из полипропиленаЧто такое коллекторное отоплениеПроверка утечек в системе отопленияКонструктор отопления из полипропиленаТеплоноситель (антифриз) для систем отопленияОбвязка котла системы отопленияКотлы Вахi: преимущества, отзывыДвухтрубная система отопления частного домаКакие трубы выбрать для отопления домаЧто выбрать: алюминиевые радиаторы или биметаллическиеИспользуемые источники:

• https://gidotopleniya.ru/kotly-i-kotelnoe-oborudovanie/tverdotoplivnye/tverdotoplivnyj-kotel-dlitelnogo-gorenija-princip-raboty-5716
• http://kotelstroi.com/theory/princip-raboty-tverdotoplivnogo-kotla.html
• http://kamin-maker.ru/kotly/podklyuchenie-tverdotoplivnogo-kotla/
• https://tverdo-kotel.com/printsip-raboty-tverdotoplivnyh-kotlov/
• http://xn——6cdcklga3agac0adveeerahel6btn3c.xn--p1ai/staty/tverdotoplivnye_kotly_obzor