Конструктивные особенности и принцип действия ТТ котлов длительного горения

Оборудование этой категории устанавливают для обогрева дома с целью уменьшения финансовых затрат. Однако следует учесть необходимость регулярной загрузки новых порций дров, удаления золы. Проанализировав принцип работы твердотопливного котла длительного горения, можно компенсировать отмеченные недостатки. Для правильного выбора надо изучить модели, представленные в соответствующем сегменте рынка.

Твердотопливные котлы устанавливают для обогрева дома.

Особенности твердотопливных котлов длительного горения

Применение рассматриваемой техники позволяет увеличить время рабочего цикла на одной загрузке с помощью контролируемого замедления процесса горения.

Устройство

Топку котла создают из жаропрочных материалов, чтобы предотвратить деформацию и повреждения из-за высокой температуры в течение длительного срока службы. В нижней части конструкции устанавливают зольник – накопитель твердых отходов процесса горения. В стенках или внутри дополнительных элементов системы дымоудаления создают водяную рубашку. Нагретую жидкость применяют для питания системы отопления.

Заслонкой регулируют количество кислорода в рабочей зоне. При необходимости устанавливают принудительную систему подачи воздуха с электронным блоком управления.

Другие изменения в конструкции зависят от выбранной технологии. Типовой котел с верхней загрузкой выпускают в форме цилиндра. Металлический круг устанавливают для создания давления на топливо. К отверстию в центральной части этого элемента подсоединена телескопическая труба, обеспечивающая подачу воздуха.

Устройство твердотопливного котла.

Автоматизированный котел дополняют бункером для рабочего запаса пеллет. Топливо загружают дозированно с помощью шнекового транспортного устройства.

В пиролизном котле устанавливают два контура подачи воздуха. Дрова поджигают снизу. Изделия этого типа оснащают сложной системой дымоудаления со встроенными теплообменниками для повышения КПД.

Технические характеристики и показатели

Для корректного выбора оборудования, кроме технологии, оценивают следующие параметры:

• тепловую мощность;
• номинальный КПД;
• объем загрузочной камеры;
• время полного рабочего цикла;
• габариты;
• вес.

Самые эффективные пиролизные модели обеспечивают сжигание топлива с КПД до 90%. Однако рабочий цикл не превышает 10 часов. Котлы с верхней загрузкой при наличии большой камеры способны функционировать более 3 суток в автономном режиме.

Упрощенная конструкция позволяет снизить цену продажи. Однако КПД такого оборудования составляет не более 85%.

Принцип действия

В котле верхнего горения поступающий через телескопическую трубу воздух нагревается. Это помогает создавать лучшие условия для сжигания топлива. Формируется рабочая зона тления толщиной 25-30 см. Прижимной диск уплотняет загрузку, постепенно опускается вниз. Процесс не требует надзора и дополнительных действий со стороны жильцов дома.

В конструкции, созданной по схеме нижнего горения, прижимное устройство отсутствует. Медленное сжигание обеспечивается дозированной подачей воздуха. Для увеличения точности применяют вентилятор с регулируемой скоростью вращения лопастей.

В котле верхнего горения воздух нагревается.

Пиролизный котел создают по схеме нижнего или верхнего горения. Однако прижимной диск в данном случае не используют. Главное отличие этой технологии – дожигание газа, выделяющегося при тлении. Для поддержания процесса в зону выхода продуктов горения вентилятором подают воздух. Элементы водяной рубашки нагреваются основной топкой и камерой дожигания.

Главные преимущества

Котел создают с применением недорогих инженерных решений. В простой конструкции отсутствуют вентиляторы и устройства управления, что подразумевает независимость от источников электроэнергии.

Дрова – экологически чистый вид топлива. Обращение с ним не сопряжено с дополнительными затратами. При установке газового котла нужны дополнительные мероприятия, предотвращающие образование взрывоопасной смеси с воздухом.

Основные преимущества техники этой категории:

• длительный рабочий цикл без пополнения загрузки;
• минимальное количество отходов;
• высокий КПД;
• возможность применения разных видов топлива;
• доступная цена;
• простота обслуживания;
• безопасность;
• энергонезависимость;
• небольшие затраты при выполнении ремонта.

Дрова являются экологичным видом топлива.

Отдельные преимущества твердотопливных моделей обусловлены особенностями конструкции. Движение рабочей зоны под давлением прижимного диска, например, обеспечивает перемещение области нагрева.

Это позволяет использовать для создания стенок менее толстые листы металла по сравнению с классической топкой.

Основные виды

Оборудование этой категории разделяют на модели с верхним и нижним горением. В отдельную группу включают пиролизные (газогенераторные) котлы. Дополнительными средствами автоматизируют рабочие процессы, контрольные процедуры и загрузку.

Промышленные

Промышленные котлы на твердом топливе выпускают с учетом условий интенсивной эксплуатации. Для длительной непрерывной работы комплект дополняют крупным бункером и системой подачи топлива. Контрольные показания передаются на пульт дежурного оператора. Устанавливают дополнительные блокировки опасных режимов и автоматизированное отключение при возникновении аварийных ситуаций.

Типовой котел мощностью 500-600 кВт весит 4000-5000 кг. Для устойчивого размещения тяжелой конструкции укрепляют фундамент. Соответствующие корректировки делают в расчетах систем вентиляции и дымоудаления.

Промышленные котлы имеют интенсивную эксплуатацию.

Бытовые

Для оснащения частных домов выпускают котлы мощностью от 10 до 90 кВт. Профильные производители предлагают модели с автоматической и ручной загрузкой в разных вариантах исполнения:

• одно- и двухконтурные;
• верхнего и нижнего горения;
• газогенераторные;
• с боковым и верхним размещением загрузочного люка.

Технику дополнительно оснащают средствами контроля и автоматизированного управления отдельными рабочими операциями.

В ассортименте производителей представлены комбинированные модели со встроенными электрическими нагревателями.

Классификация конструкций

Для группировки моделей специалисты применяют следующие критерии:

• способ сжигания твердого топлива;
• материал стенок топки (теплообменников);
• количество подключаемых контуров.

Изучение классификации поможет выбрать котел в точном соответствии с требованиями пользователей.

По способу сжигания топлива

Циклический метод подразумевает периодическое пополнение загрузки. Зону горения создают в нижней или верхней части. Скорость сжигания регулируют с целью минимизации отходов. При корректной настройке длительность рабочего цикла в бытовом котле может составить до 6-7 суток. Такие показатели можно получить при заполнении топки углем.

Скорость сжигания топлива можно регулировать.

В пиролизной технике специально уменьшают количество воздуха в первой камере. При недостатке кислорода и поддержании высокой температуры активность горения снижается. Одновременно происходит выделение газа, который сжигают во второй камере.

В этой зоне количество кислорода увеличивают принудительной подачей воздуха с применением вентилятора.

По материалу изготовления

Этот параметр имеет особое значение при создании элементов конструкции, которые подвергаются высокотемпературному воздействию в процессе эксплуатации. Среди них:

• стенки и дверца топки;
• теплообменник;
• решетка зольника.

Применение стали позволяет уменьшить вес и размеры деталей при сохранении высокой прочности. Определенные преимущества обеспечивает технологическая простота обработки. Однако изделия из стали деформируются после многократных перепадов температур. Для увеличения срока службы таких топок рабочую камеру обкладывают изнутри огнеупорными кирпичами.

Применение чугуна исключает деформации даже при длительном сроке службы. Этот материал менее прочен по сравнению со сталью, поэтому аналогичные детали делают крупнее. Такие изменения увеличивают вес конструкции. Изделие из чугуна можно повредить резкими перепадами температур. По этой причине специалисты не рекомендуют загружать в топку сильно охлажденные дрова.

По количеству контуров

Вторую рабочую линию добавляют в конструкцию для нагрева жидкости в системе горячего водоснабжения. Также выпускают модели со встроенным или отдельно размещенным аккумулятором тепла (бойлером). В эту вспомогательную емкость устанавливают змеевик, подключенный к обменнику.

Вторую линию добавляют для нагрева жидкости.

Предъявляемые требования к ТТ котлу длительного горения

Кроме стоимости оборудования, надо учесть затраты на доставку, подготовку помещения и подключение. Расчет выполняют, чтобы правильно оценить эксплуатационные расходы.

В перечень требований включают:

• доступность и стоимость топлива;
• длительность рабочего цикла на одной загрузке;
• допустимые габариты и вес.

Для корректного подключения уточняют максимальное давление в контуре, соединительные размеры трубопровода и дымохода. Следует проверить удобство обслуживания, расчетный ресурс, официальные гарантии производителя.

На что обратить внимание при выборе

При поиске котла необходимо уточнить:

• тип топлива;
• вес оборудования;
• тепловую мощность;
• рабочий объем загрузочной камеры;
• КПД.

При поиске котла необходимо учитывать мощность и тип топлива.

Качественный сравнительный анализ нескольких моделей можно сделать с помощью комплексной оценки перечисленных критериев.

Тип топлива

Экономический эффект при выборе обусловлен следующими факторами:

• стоимостью топлива в регионе проживания;
• влажностью и породой древесины;
• особенностями конструкции котла.

Чем выше плотность дров, тем больше можно получить тепловой энергии при сжигании. Сосновое и еловое топливо образует много отходов. Поэтому специалисты советуют применять осиновые, березовые и иные лиственные породы.

Применение этого топлива затрудняет поддержание равномерного процесса горения. Допустима только ручная загрузка.

Пеллеты подходят для автоматической подачи. Удельная теплота – от 3,5 до 4 кВт/час. Гранулы категории премиум отличаются низкой зольностью 0,4-0,5%. Главный недостаток – высокая цена.

Топливные брикеты стоят дороже, чем дрова. Однако повышенные затраты могут окупиться:

• хорошей эффективностью;
• удобством хранения;
• равномерностью сгорания.

Топливные брикеты имеют высокую стоимость.

Уголь отличается улучшенными параметрами теплотворности (максимум в ккал/кг):

• бурый – 4200;
• каменистый – 6650;
• антрацит – 6500.

Торф дешевле угля, но менее эффективен. Теплотворность этого топлива – от 3500 до 4400 ккал/кг.

Вес

Стальные котлы легче чугунных аналогов на 17-20%. Для тяжелой модели надо сделать укрепление части пола. Дополнительные строительные работы увеличивают стоимость проекта.

Мощность

По упрощенному алгоритму для отапливаемых помещений с высотой потолка до 3 м на каждые 10 кв. м площади надо не менее 1 кВт тепловой мощности котла. Корректирующий коэффициент (10-15%) применяют для учета возможных потерь и предотвращения чрезмерной нагрузки на оборудование в сильный мороз.

Для точного вычисления применяют специальные формулы. По профессиональной методике в расчет включают следующие данные:

• объем помещений;
• температурный режим;
• статистические погодные показатели;
• параметры теплоизоляции здания.

По упрощенному алгоритму вычисляют мощность котла.

На тематических сайтах размещены бесплатные калькуляторы. С помощью этого сервиса можно получить правильный результат с высокой точностью в режиме онлайн.

Объем загрузочной камеры

По этому параметру определяют длительность рабочих циклов. Для расчета берут количество топлива в одной загрузке. Вычисляют мощность, которая получится при полном сгорании с учетом теплотворных свойств используемого материала.

Коэффициент полезного действия

Простые модели без автоматики обеспечивают КПД от 72 до 78%. В качестве примера можно привести котел “Тополь М 14”.

Типовые котлы с верхней зоной горения – до 85%. Пиролизные и пеллетные – от 85 до 95%.

Популярные модели

Данные о потребительском спросе можно использовать для косвенной оценки качества оборудования. Для уточнения деталей проверяют опубликованные отзывы владельцев, мнение членов экспертного сообщества.

Отечественные марки

При покупке котла уточняют комплектацию. В набор поставки включают совок, патрубки, соединительные кабели, другие элементы. За дополнительную плату предлагают измерительные приборы, блоки автоматики. Некоторые модели отечественные производители выпускают в рамках коммерческого сотрудничества с иностранными брендами.

Зарубежные

Зарубежная техника стоит дороже по сравнению с российскими аналогами. Увеличение стоимости компенсируется улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Приблизительная стоимость

Твердотопливный котел в базовом исполнении торговые компании предлагают за 24-38 тыс. руб. При минимальном размере вложений можно рассчитывать на следующие характеристики:

• мощность – 16 кВт;
• КПД – до 70%;
• горение – верхнее;
• длительность рабочего цикла – 4 часа.

Приблизительная стоимость котла составляет 24-38 тыс. руб.

В ценовом диапазоне 70-100 тыс. руб. представлена техника с КПД более 80%, оснащенная средствами автоматического управления и контроля.

Чтобы купить пеллетную модель с бункером, надо подготовить не менее 150 тыс. руб.

Самостоятельная установка котла

Для выполнения работ собственными руками надо подготовить план действий. Отдельные технологические операции можно изучить по видеоинструкциям в интернете. Следует правильно организовать сопутствующие работы: укрепление фундамента, подключение инженерных коммуникаций.

Подготовительные мероприятия

Предварительный расчет поможет исключить ошибки. Чтобы предотвратить лишние затраты, улучшают параметры здания:

• устанавливают теплоизоляционное покрытие;
• устраняют дефекты строительных конструкций;
• ремонтируют или ставят новые оконные и дверные блоки.

После вычисления требуемой мощности проверяют совместимость котла с имеющимися системами:

• отопления;
• водоснабжения;
• электропитания;
• вентиляции;
• канализации.

Проверьте совместимость котла с системами отопления и водоснабжения.

Определяют место установки оборудования. При необходимости укрепляют опорное основание. Котел малой мощности можно ставить на типовую стяжку пола. Аппараты от 50 кВт с большим весом устанавливают на специальном фундаменте из армированного бетона.

Топочная должна быть оснащена, кроме дымохода, вытяжной вентиляционной шахтой. При отсутствии этого канала создают соответствующее отверстие в стене под потолком. Стационарное подключение к трубе канализации пригодится для регулярного слива жидкости из системы и водяной рубашки.

Следует предусмотреть установку предохранительного клапана, сбрасывающего чрезмерное давление в автоматическом режиме. Группу безопасности дополняют воздухоотводчиком. Между котлом и перечисленными функциональными компонентами нельзя ставить запорные устройства.

Для подключения к открытой системе отопления дополнительные элементы не требуются. В таком контуре жидкость циркулирует под воздействием силы тяжести без специализированного перекачивающего оборудования.

В закрытой – устанавливают расширительный бак со встроенной гибкой мембраной. Это устройство компенсирует увеличение объема теплоносителя при нагреве. Циркуляционный насос обеспечивает перемещение жидкости.

Сантехническую «гребенку» применяют для равномерного распределения потоков воды по нескольким контурам. Встроенными регуляторами обеспечивают возможность оперативного изменения давления в линиях.

Для улучшения экономических показателей устанавливают бойлер. Это устройство аккумулирует избыточное тепло, которое помогает поддерживать высокую температуру после сгорания порции загруженного топлива.

Расширительный бак компенсирует объем теплоносителя.

По утвержденному плану покупают инструменты, расходные материалы. Если подготовка проекта собственными силами невозможна, обращаются к профильным специалистам.

Этапы монтажа

Установку котла выполняют по следующему алгоритму:

• удаляют транспортную упаковку;
• собирают оборудование по схеме из инструкции производителя;
• устанавливают агрегат на подготовленном прочном основании, выравнивают по вертикали;
• закрепляют фиксирующие элементы;
• подключают дымоход, трубы системы отопления, вентилятор и компоненты автоматики.

На завершающем этапе проверяют герметичность соединений под рабочим давлением, работоспособность задвижек и дымохода.

При первом протапливании допустимо появление характерного запаха сгорающей заводской смазки.

Правила эксплуатации

Изучение инструкций производителя и действующих нормативов предотвратит ошибки, провоцирующие аварийные и опасные ситуации.

Котельная

Помещение и подключенное оборудование следует содержать в исправном состоянии. Оставляют свободные проходы для удобства загрузки, осмотра, выполнения регламентного обслуживания. Двери должны легко открываться наружу. Устанавливают замок, чтобы предотвратить доступ несовершеннолетних детей.

Помещение должно быть в исправном состоянии.

Топливо

Дрова размещают в загрузочной камере с промежутками для свободного прохождения воздуха. Для поджигания топлива нельзя применять бензин и другие горючие жидкости.

Безопасность

В процессе эксплуатации необходимо контролировать работоспособность предохранительного клапана, иных защитных устройств. На крышку корпуса нельзя ставить предметы. Рабочие операции в топке и системе дымоудаления выполняют при температуре соответствующих частей не выше +50°C. Периодически проверяют функциональное состояние дымохода и вентиляции.

Нюансы определения эффективности

Максимальный КПД, приведенный в рекламных материалах, соответствует оптимальным условиям во время контрольных испытаний. Эффективность ухудшается следующими факторами:

• высокой влажностью, низкой плотностью, иными нестабильными параметрами топлива;
• плохим состоянием теплообменников, систем дымоудаления и вентиляции;
• ошибками при настройке рабочего режима;
• поломкой (программными сбоями) управляющей автоматики.

Каждый из пунктов перечня следует изучить подробно, чтобы снизить эксплуатационные расходы. Засорение накипью теплообменника, например, можно предотвратить предварительным умягчением воды.

Недостатки твердотопливных котлов длительного горения

Обслуживание техники этой категории сопряжено с регулярным выполнением рабочих операций. Загрузку можно автоматизировать, однако пеллетные модели стоят дорого. Очистку котла и дымохода придется выполнять вручную. Дополнительные затраты – доставка (хранение) топлива.

Отзывы пользователей

Алексей, 48 лет, Реутов:

«Купил дорогой импортный котел – ошибся. Соседский аппарат российского производства работает бесперебойно с таким же расходом дров. Разница в несколько процентов КПД на практике незаметна».

Евгений, 34 года, Новосибирск:

«При эксплуатации котла столкнулся с активным образованием сажи.

Чистил камеру и дымоход 4-5 раз в течение года. Решил проблему, сменив сосновые дрова на осиновые».

Сергей, 50 лет, Санкт-Петербург:

«Установил новый пеллетный аппарат с автоматической подачей вместо старого котла. После первого сезона убедился в целесообразности увеличенных инвестиций. Лишние хлопоты отсутствуют. Затраты на топливо стали меньше».