Чем выгодно использование твердотопливного котла в частном доме?

Описаны твердотопливные котлы, их классификация, особенности монтажа и эксплуатации. Рассмотрен процесс самостоятельного сооружения котла, работающего на твердом топливе. Преимущества и недостатки твердотопливных котлов так же перечислены.

Этот вид оборудования позволяет поддерживать комфортную для жизни и работы температуру на протяжении каждого отопительного сезона. Вне конкуренции с другими системами, твердотопливные котлы остаются, и будут оставаться главными по целому ряду причин как технического, так и экономического характера. Они не запредельны по сложности, неприхотливы в эксплуатации и значительно рентабельнее, если сравнить стоимость отопления такого же помещения электричеством, при помощи разного рода ТЭНов. (См. также: Отопление деревянного дома твердотопливным котлом)

Рисунок 1: Твердотопливный котел

Преимущества и недостатки твердотопливных котлов

Важнейшее достоинство, которое имеют котлы твердотопливные длительного горения – это полная автономность их функционирования. Они не требуют привязки к инженерным сетям и коммуникациям, к водопроводу, или к газопроводу, не обязательно даже наличие электричества в помещении. Сжигаемое в них топливо находится в нижнем ценовом диапазоне, что дает большую экономию на протяжении всего зачастую длительного периода их эксплуатации.

Довольно существенным следует признать преимущество, которое заключается в том, что котел твердотопливный без водяного контура не требует непрерывности своего горения, что имеет значение в производственно-технологических помещениях, где нет необходимости поддерживать высокую температуру в ночное время и в выходные дни. Двойной эффект в отоплении производственных помещений достигается в некоторых предприятиях малого бизнеса, когда появляется возможность сжигать в качестве топлива отходы собственного производства. Например, в деревообрабатывающей или бумажной отраслях производства. Отопление цеха совмещается с утилизацией отходов производства, а это выгодно.

Сравниваем что лучше

Производители отопительного оборудования предлагают большой выбор различных аппаратов. Они могут работать как на одном, так и на нескольких видах топлива, имеют конструктивные и другие отличия.

Как выбрать среди всего этого разнообразия тот образец, который будет полностью соответствовать предъявляемым к нему требованиям? Если в вашем населенном пункте отсутствует централизованное газоснабжение, то остается два варианта аппаратов:

Твердотопливный
Электрический

Чтобы решить какой из них наиболее экономичный и надежный рассмотрим характеристики каждой модели.

Сравнительно низкую стоимость, относительную простоту установки и эксплуатации, но очень высокую цену за потребляемое топливо и небольшую мощность имеют котлы электрические, твердотопливные являются наиболее дешевыми.

К достоинствам электромоделей можно отнести:

Небольшие размеры
Экологическую чистоту (они не выбрасывают в атмосферу вредные вещества)
Не требуют специально оборудованного помещения
Не нуждаются в выполнении дымохода и вытяжки

Однако минусы у такого оборудования также имеются:

Большой расход топлива
Необходимость выполнения отдельной проводки
Полная энергозависимость

Отсюда следует, что подобные аппараты могут применяться только для обогрева домов с небольшой площадью, или использоваться в комплексе с другими источниками, как резервная система на случай их выхода из строя.

Твердотопливные котлы с электрическими тенами не выпускаются и их самое главное достоинство – полная автономность. Они не зависят ни от подачи электричества, ни от наличия газа. Особенно выгодно применение такого оборудования в населенных пунктах, располагающихся в окружении лесов, в таком случае их эксплуатация является самой выгодной среди всего отопительного оборудования.

К их преимуществам относятся:

Низкая стоимость топлива
Простота установки

Но вот недостатков у данного типа техники очень много, это:

Необходимость подкладывания топлива каждые четыре часа
Выброс в атмосферу большого количества продуктов горения
Низкий КПД
Большие габариты
Необходимость регулярной чистки камеры сгорания

Этот ряд отрицательных показателей делает оборудование используемым очень редко. Хотя у него уже имеются современные модели, еще недостаточно распространенные на российском рынке, это:

Пиролизные
Пеллетные

У первых тепло вырабатывается при сгорании древесного газа, который выделяется при горении дров в условиях недостатка кислорода. Эта особенность позволила котлам данного типа расходовать меньше топлива при более высоком КПД.

К его плюсам можно отнести и меньший выброс СО2 в атмосферу в сравнении с другими твердотопливными аппаратами, а также минимальное образование зоны и сажи. Но и у них есть один очень серьезный недостаток – высокая требовательность к сухости дров.

Пеллетные котлы отличаются от обычных видом топлива – пеллетами. Это спрессованные отходы деревообработки. Подобные котлы единственные, у которых подача топлива осуществляется автоматически, при этом оно полностью сгорает, не образуя сажи.

Но автоматика у данных аппаратов работает от электричества, поэтому теряется главное достоинство такого оборудования – автономность.

Учитывая все перечисленные особенности рассмотренных видов можно сделать вывод, что наиболее удобным и простым в эксплуатации считается электрический котел, твердотопливный ему уступает по этим требованиям. Поэтому выбор одного из них должен быть сделан с учетом всех имеющихся требований и возможностей.

Классификация твердотопливных котлов

По материалу исполнения эти отопительные приборы подразделяются на чугунные и стальные агрегаты. Чугунные имеют большую теплоёмкость – они дольше нагреваются, но потом дольше хранят тепло. Чугунные виды котлов имеют существенный недостаток – чувствительность к перепаду температур. Если таких циклов перепада много и диапазон их большой – в корпусе теплообменника могут образоваться трещины, вплоть до разрушения и выхода из строя. Стальной теплообменник лишен этого недостатка, но он подвержен коррозии от неизбежного воздействия конденсата. (См. также: Твердотопливные пиролизные котлы длительного горения)

Прогрессивной современной разработкой в области теплотехники является твердотопливный котел длительного горения. Как правило, это устройство вертикального колонного типа с верхним люком для загрузки топлива. Такое необычное конструктивно-технологическое решение приводит к максимальному эффекту. Топливо горит дольше и больше выделяет тепла. Существуют так же системы котлов, использующие пиролизный эффект, который является эффектом дожигания древесного газа, выделяющегося при сгорании древесины (КПД такой системы выше).

Рисунок 2: Твердотопливный котел нового поколения

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.

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов

А для того, чтобы без проблем отапливать помещение, используя твердотопливные котлы отопления, необходимо соблюдать ряд элементарных условий.

(См. также: Твердотопливные водогрейные котлы)

Рисунок 3: Устройство твердотопливного котла

Люк, сквозь который нужно удалять золу;
Трубы охлаждения;
Люк для шурудения;
Загрузочный люк;
Управляющая панель;
Подача в систему;
Люк для проведения чистки;
Шибер;
Клапан предохранительный;
Рубашка водяная;
Теплоизоляция;
Возврат из системы;
Кран для слива и залива воды;
Нижний люк для чистки;
Горелка;
Подача топлива;
Специальный ящик для золы.

Котел Vulkan:

крайне неприхотлив в применении;
очень универсален, может функционировать на угле фракции до 5,00 см, топливных гранулах (пеллетах, имеющих размер фракции от 6 до 8 мм); производится из особой котельной стали общей толщиной 6-8 мм;
оборудован шнековой подачей выбранного твердого топлива непосредственно из бункера и горелкой универсального, специального типа, называется «Антишлак»;
имеет большую емкость топки и зольника (50,00 л).

Котлы Вулкан серий EKO и Kompakt могут функционировать автоматически от пяти до десяти суток, укомплектованы современной автоматикой, что позволяет осуществлять управление одновременно парой контуров (ГВС (горячего водоснабжения) и системы отопления).

При этом интерфейс интуитивно доступен и понятен. Расширяют функциональность в котле Vulkan специальный GSM-модуль, позволяющий обеспечить удаленные контроль и управление с использованием мобильного или сотового телефона, а также системы автоподжига и автоматического удаления золы.

Как соорудить твердотопливный котел без помощи специалиста

Если на пути нет никаких весомых препятствий, то можно решить проблему отопления загородного дома, гаража или мастерской самостоятельно. Никаких запредельных технических сложностей в этом нет и твердотопливный котел своими руками всегда в состоянии соорудить каждый владелец частного дома или дачи, не прибегая к посторонней помощи. Даже значительных финансовых расходов не последует – использовать можно то, что уже отслужило свой век. (См. также: Монтаж твердотопливных котлов своими руками)

Рисунок 4: Твердотопливный котел. Схема работы

Что понадобится для сооружения котла на твердом топливе

Например, неплохо для такой цели подойдет вышедший из строя газовый котел (это лучше чем начинать работу с нуля). Бывший газовый котел надо лишь модернизировать – расширить топку до приемлемых размеров и заменить внутренние трубы на более толстые аналоги. Вообще подойдет все, что угодно, хоть старая 200 литровая бочка, при условии ее хорошей сохранности и отсутствии коррозии. А еще лучше – подобрать подходящего диаметра отрезок толстостенной трубы магистрального трубопровода (искать их следует на площадке складирования черного металла). Тут же вам произведут необходимый предварительный раскрой материала газорезкой.

Особенности сооружения твердотопливного котла

Теперь предстоит произвольным образом смонтировать в корпусе котла все, что необходимо для горения топлива и бесперебойной циркуляции воды по трубам водяного контура. И систему отвода дыма также нужно соорудить. Топка должна быть снабжена колосниками с нижней камерой для выгребания золы и прочих продуктов сжигания топлива, заслонками и задвижками.

Совет! Для улучшения циркуляции воды в отопительном контуре можно использовать небольшой маломощный насос. (См. также: Двухконтурные твердотопливные котлы длительного горения)

Если вы решили соорудить твердотопливный котел своими руками, отзывы о которых положительные, то вам следует учитывать индивидуальность помещения, которое собираетесь отапливать. Такие котлы отлично подходят для любой отопительной системы частного дома, так как строятся с учетом особенностей дома. Но целого ряда технических моментов следует придерживаться, чтобы отопление, выполненное без помощи специалистов, было безопасным. Центральным моментом является обвязка котла водяным отопительным контуром. Если ее не продумать или выполнить неквалифицированно – отопительная система долго не проработает.

Рисунок 5: Самодельный дровяной котел

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.

Система гравитационного типа

Простейшим вариантом такой обвязки считается система гравитационного типа, где циркуляция воды происходит естественным конвекционным образом. Здесь все предельно просто, но непременным условием успешного функционирования такой системы является расположение котла хотя бы на полметра ниже водяных отопительных приборов. Идеально было бы поместить котел в подвале или полуподвале.

Важно! В целях безопасной эксплуатации системы и предохранении ее от перегрева необходимо предусмотреть невозможность случайного отключения от радиаторов отопления, минимум одного из них.

А в верхней точке помещения поместить расширительный бак открытого или мембранного типа для обеспечения бесперебойного присутствия теплоносителя в системе. Следует помнить о том, что чем выше находится расширительный бак, тем выше давление в котле. Не следует упускать из виду контроль по уровню воды в расширительном баке, в случае возникновения протечек в системе и потери жидкости – последствия могут быть разрушительными для системы отопления.

Рисунок 6: Система отопления на основе твердотопливного котла

Электрические котлы отопления

Электрический котёл отопления Электрические котлы отопления различаются по типу монтажа и могут быть установлены в настенном или напольном варианте.

Интересно! Исключительно отопительные котлы, чья мощность не превышает 60 кВт могут монтироваться на стену, а более мощные – только на пол.

Электрокотлы подключаются к стандартной одно- или трехфазной электросети, а в качестве наполнителя системы отопления может использоваться вода из обычного водопровода, специализированные масла или антифриз.

Важно! Только приборы, мощностью менее 12 кВт могут подключаться к однофазной сети.

Электрические отопительные котлы отличаются методом прогрева теплоносителя. Основные типы:

Косвенный нагрев. В данных приборах нагрев происходит посредством использования ТЭН, находящегося в теплообменном баке.
Прямой нагрев. Теплоноситель прогревается за счет тепла, образуемого опущенной в воду парой электродов.
Индукционные энергосберегающие.

Котлы ТЭН

В этих приборах, подогрев теплоносителя осуществляется путем преобразования электрической энергии в тепло посредством трубчатого нагревателя, находящегося в теплообменнике. ТЭНовые котлы работают с любым теплоносителем и не зависимо от их начальной температуры. Необходимый уровень давления создается благодаря циркуляционному насосу.

Интересно! Значительно сократить траты на обогрев можно благодаря установке специальных температурных датчиков на радиаторах.

Котлы, использующие ТЭН, могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными и использоваться для подачи горячего водоснабжения.

Основными недостатками таких котлов являются:

Выгорание ТЕНа, что подразумевает его замену.
Образование накипи на нагревающем элементе. Это происходит из-за использования жесткой воды низкого качества и приводит к потере мощности и поломке ТЭНа.

Важно! Значительно продлить срок службы котла можно используя специальные смягчители для воды.

Котел электродного типа

Принцип действия таких котлов – электрический ток проходит через теплоноситель напрямую, что и вызывает нагрев. Электродные котлы характеризуются экономичностью и надежностью. В сравнении с ТЕНом, реальная экономия электроэнергии составляет до 40%. Несомненный плюс – это отсутствие возможности образования накипи, так как такового тепловыделяющего элемента нет, только катод и анод, через которые пропускается электрический ток.

Устройство такого типа котлов не требует установки насоса для циркуляции и большого бака теплообменника, что делает устройство достаточно компактным.

Теплоноситель нагревается за очень короткий промежуток времени, а КПД доходит да 95%. Котлы электродного типа очень надежные, долговечные, энергосберегающие и экономичные, но есть и некоторые недостатки:

Невозможность подключения к электросети посредством УЗО.
Необходимость использования в качестве теплоносителя только специальные антифризные жидкости, поставляемые производителе котла.

Резистивные энергосберегающие электрические котлы

Наименее известный представитель электрических отопительных котлов, по принципу действия похожий на электродный. Непосредственно нагревающий элемент – металлическая трубка, с нанесенным на нее слоем вольфрама, которая и нагревает воду. Данный метод называется – электромагнитная индукция.

Несмотря на малую известность, котлы такого типа обладают рядом преимуществ;

В качестве теплоносителя можно использовать обычную водопроводную воду.
Высокая мощность, за счет отсутствия теплового барьера.
Экономичность и высокий уровень энергосбережения.

Система с естественной циркуляцией

Если вы выбрали систему с естественной циркуляцией – необходимо свести к минимуму все гидравлические сопротивления на пути теплоносителя, минимизировать все угловые и коленные элементы и позаботиться о том, что бы диаметр трубопровода был максимальным. Системы с естественной циркуляцией теплоносителя хороши простотой своего устройства и независимостью от электроснабжения, но к минусам их можно отнести сравнительно большой расход топлива и сложность поддержания оптимального теплового режима в отапливаемом помещении.

Рисунок 7: Система отопления с естественной циркуляцией

Так какой котел выбрать для дома?

Разнообразие котлов Выбор твердотопливного или электрического котла для дома – зависит, в первую очередь, от исходных условий.

Невозможно обустроить твердотопливную систему отопления, если нет доступа к дымоходу, возможности складировать топливо: дрова, уголь или паллеты. С другой стороны, при отсутствии стабильного электроснабжения – не стоит устанавливать электрокотел.

Важным условием при выборе является и наличие необходимого пространства для установки котла, необходимой мощности и способа его монтажа. Не стоит забывать и о факторе энергосбережения, при выборе конкретной модели.

Каждый из представленных вариантов имеет свои плюсы и минусы, но сделать правильный выбор можно только исходя из каждой отдельной ситуации.

Система с принудительной циркуляцией

Этих минусов лишена система с принудительной циркуляцией теплоносителя при помощи циркуляционного насоса. Такая обвязка твердотопливного котла позволяет не принимать в расчет гидравлическое сопротивление системы и использовать регулирующие вентили для поддержания оптимального температурного режима. Так же к отрицательным моментам следует отнести возможные перебои с электроснабжением, которые повлекут остановку циркуляционного насоса и перегреву котла. Во избежание таких неприятностей следует оборудовать твердотопливный котел встроенным аварийным теплообменником.

Важно! Нельзя упускать из виду, что чрезмерное регулирование может привести к перегреву котла.

Рисунок 8: Система отопления с принудительной циркуляцией

Устройство и принцип работы

Все твердотопливные котлы, независимо от модификации, состоят из нескольких основных частей. Данная компоновка считается классикой, являющейся основой для иных конструктивных решений.

Корпус. Производится из высокопрочной стали. Толщина листа корпусной оболочки определяется мощностью отопительной установки. Для небольших твердотопливных теплогенераторов, она составляет не менее 4 мм.
Топочная камера. Оснащается дверкой и служит для закладки порции «горючего» с последующим его сжиганием. Технологический процесс в современных котлах проходит в три этапа: подсушивание топлива, окисление с выделением летучих веществ (древесного газа) и его дожиг. Интенсивность горения регулируется дозированием поступающего в отсек воздуха. Для этого в твердотопливном котле имеется заслонка.
Теплообменник. Материал изготовления – сталь, чугун. В нем готовится горячая вода для отопительной системы, нагреваемая дымовыми газами, имеющими высокую температуру. В классическом исполнении котел имеет межкорпусное пространство, называемое водяной рубашкой. Здесь происходит циркуляция и нагрев теплоносителя.
Колосниковая решетка. Металлоконструкция, изготавливаемая преимущественно из чугуна. Служит для укладки дров, брикетов, угля и материалов, использующихся в качестве «горючего».
Зольник. Нижний отсек твердотопливного котла. В него сквозь решетку ссыпаются сгоревшие частицы топлива. Имеет дверку, через которую производится выемка золы.
Элементы автоматики. Простейшие твердотопливные установки оснащаются только регулятором тяги. Остальное нужно докупать. Для удобства розжига потребуется приобрести газовую горелку, для исключения перегрева теплоносителя – термоклапан.
Ревизионные отверстия. Необходимы для обслуживания отопительной установки (чистки от сажи).

Принцип работы котлов данной группы мало чем отличается от функционирования обычной печи. После закладки в топочную камеру порции (уголь, дрова) и ее розжига, температура воды в «рубашке» начинает повышаться. Интенсивность нагрева зависит от настройки котла и вида «горючего». Изменяя положение задвижки, пользователь ограничивает доступ кислорода, регулируя уровень пламени. Это влияет на изменение температуры воды в «рубашке». По мере прогорания закладки, запасы топлива пополняются, одновременно очищается зольник.

Классификация и виды

Параметров, по которым происходит деление котлов на подгруппы, много. Для рядового пользователя интерес представляют лишь некоторые.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎