Выбираем твердотопливный котел для отопления частного дома. топ лучших производителей

Как повысить производительность котла

Самостоятельно собранный твердотопливный котел, как правило, отличается существенными теплопотерями, связанными с уходом тепла в дымовую трубу. Причем чем прямее и выше дымоход, тем больше теряется тепла. Выходом из положения в данном случае будет создание, так называемого, отопительного щита, то есть дымохода изогнутой формы, который позволяет передать больше тепловой энергии кирпичной кладке. Кирпич, в свою очередь, будет отдавать тепло воздуху в помещении, обогревая его. Нередко такие ходы устраивают в стенах между комнатами. Однако подобный подход осуществим только, если котел расположен в подвале или на цокольном этаже, либо при условии постройки громоздкого многоступенчатого дымохода.

Как вариант, повысить эффективность котла можно, если вокруг дымовой трубы смонтировать водонагреватель. В данном случае тепло уходящих газов будет нагревать стенки дымохода, и передаваться воде. Для этих целей дымоход можно сделать из более тонкой трубы, которую встроить в трубу большего сечения.

Наиболее эффективным способом повысить КПД твердотопливного котла будет установка циркуляционного насоса, принудительно перекачивающего воду. Это позволит повысить производительность установки примерно на 20-30 %.

Безусловно, сконструировать котел нужно так, чтобы теплоноситель мог циркулировать самостоятельно, если в доме отключили электричество. А при его наличии насос позволит ускорить прогрев дома до комфортных температур.

Сфера использования

Примечательно, что данное оборудование используется не только в частных целях, но и для удовлетворения промышленных нужд – этот факт предполагает наличие различных моделей. Главным отличием отопительных систем, используемых на производстве, является то, что топливо подается в автоматическом режиме, хотя принцип работы остается тем же.

Также у них есть специальная система очистки от золы, что делает их поистине новаторскими. Бытовые котлы, которые устанавливаются в частных домах, как правило, лишены таких опций, так как автоматика дорога, и не каждый пользователь может ее себе позволить.

https://youtube.com/watch?v=NXhbM8oMF-k

Основные разновидности

На фото — котел и наиболее популярные виды топлива

Современные твердотопливные котлы для дома в соответствии с эксплуатационными особенностями, подразделяются на следующие разновидности:

• модификации с подачей топлива своими руками;
• модификации с автоматической подачей топлива;
• отопительные печи как отдельная группа оборудования.

Модификации с ручной подачей, в свою очередь, бывают следующих типов:

• традиционные классические котлы отопления на твердом топливе для дома;
• оборудование, работающее за счет реакции пиролиза;
• отопительные котлы длительного горения на твердом топливе.

Также инструкция выбора и эксплуатации твердотопливных котлов во многом зависит от их энергозависимости. Классические устройства с ручной подачей топлива и ручным розжигом не испытывают потребности в электроэнергии.

Более совершенные автоматизированные устройства предполагают необходимость в постоянной подаче электроэнергии. В этом случае электричество необходимо для розжига и подачи топлива и для стабильной работы принудительной системы отведения отработанных газов.

Современные твердотопливные котлы, как и прочее отопительное оборудование, подразделяются на одноконтурные и двухконтурные модификации.

Одноконтурные модификации предназначены только для нагревания теплоносителя для последующей подачи в систему.
Двухконтурные модификации более функциональные, так как разогревают не только теплоноситель, но и воду. Двухконтурные котлы отопления могут оснащаться двумя или одним теплообменником.

Если теплообменника два, то вода и теплоноситель могут разогреваться до необходимой температуры одновременно. Если теплообменник один, то теплоноситель и вода греются поочередно.

В зависимости от типа используемого топлива, мощность бытовых котлов может достигать от 10 до 80 кВт. Наибольшая мощность достигается при использовании в качестве топлива каменного угля и кокса.

Конструкционные особенности классических котлов

Схема устройства современного оборудования

Классические твердотопливные котлы для частного дома — это широкий ассортимент оборудования. Но, по сути, все эти устройства мало чем отличаются от обычной печи.

Единственным существенным отличием является наличие встроенной емкости контура, по которому циркулирует теплоноситель. Такие конструкции с давних пор повсеместно эксплуатируются как частных домах, так и в небольших кочегарках при зданиях жилищного или общественного назначения.

Твердотопливные котлы для отопления частного дома — внешний вид

Принцип работы классического твёрдотопливного котла прост — в топку закладывается определенное количество топлива, которое при горении выделяет энергию, необходимую для разогрева воды в нижней части контура (в теплообменнике).

Типоразмеры и конфигурация теплообменников как стальных, так и чугунных могут существенно отличаться. И это во многом определяет мощность и производительность оборудования.

Твердотопливные котлы оснащаются расширительным баком, который является обязательным элементом для обеспечения естественной циркуляции. В более сложных установках контур может быть доработан за счет применения циркуляционного насоса, который способствует более стабильному поддержанию давления.

Особенности автоматизации отопительного оборудования

Автоматизированный котел с устройством для автоматической подачи

Для того чтобы отопление загородного дома твердотопливным котлом было менее зависимым от участия человека, применяются высокотехнологичные системы автоматизации. Разумеется, за счёт применения таких систем, цена оборудования существенно увеличивается.

Современная котельная

Среди элементов автоматизации отметим следующее:

• Устройства, подающие топливо в топку, представляют собой бункер с дозирующим приспособлением.
• Устройства, отвечающие за переворот колосниковой решетки.
• Устройства очистки зольника.
• Отдельные модификации оборудования обеспечивают возможность удаленного управления посредством интернета или мобильной телефонии.

Вследствие использования систем автоматизации котел автономно работает в течение недели.

Как выбрать котел верхнего горения

Модельный ряд твердотопливных котлов верхнего горения нельзя назвать широким, поскольку их производства довольно новое и производители котельного оборудования сравнительно недавно стали выпускать подобные модели. На практике почти все современные модели обладают похожими конструкциями.

Пользователи при выборе марки котла должны обратить внимание на особо значимые аспекты:

1. Материал котлового теплообменного аппарата, обычно это сталь или чугун. Первые устанавливаются в более дешевых вариантах и менее долговечны не более 15 лет. Чугунные варианты имеют срок эксплуатации выше 25 лет/
2. Эффективность работы котла, КПД выбирают как можно выше из доступного диапазона 85-92 %.
3. Зависимость от электроэнергии, энергонезависимые агрегаты необходимо устанавливать в районах, с низкой надежностью подачи электроэнергии, при этом надо учитывать, что такие котлы будут работать с естественной циркуляцией по воде и дымоотводу.
4. Объем загрузки топлива, хорошие котлы обеспечивают загрузку 1 раз в 3-7 дней.

Схема подключения

Существует два типа систем отопления (СО): закрытая и открытая. Рассмотрим рабочую схему теплоснабжения дома твердотопливным котлом и группы безопасности котельной установки в закрытой системе отопления.

На рисунке показана схема подключения твердотопливника к закрытой СО, которая включает в себя:

1. Группу безопасности.
2. Емкость для охлаждения теплоносителя при перегреве. Данный элемент необходим в случае прекращения подачи воды в водопроводной системе. В его узел обвязки входит 3 поплавковый клапан; 4 – термоклапан; 7 – теплообменник, который обеспечивает защиту от перегрева теплоносителя.

Кроме этого, на схеме цифрой 5 отмечена группа расширительного бачка закрытого типа. 6 – контур циркуляции теплоносителя.

Совет: При подключении твердотопливного котла к закрытой СО запрещается оснащать радиаторы приборами, ограничивающими нагрев (термостатическими клапанами и пр.) Все дело в том, что данные устройства могут уменьшить потребление тепловой энергии в тот момент, когда происходит интенсивное горение топлива. Это может вызвать перегрев теплоносителя и (или) срабатывание защиты котлоагрегата. Это не касается систем, оснащенных буферной емкостью.

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.

Разновидности чугунных котлов

Современный российский рынок климатической техники представлен такими устройствами: традиционные энергозависимые и энергонезависимые модели, пиролизные агрегаты и чугунные котлы длительного горения.

Котлы на угле

Принцип горения у традиционных угольных котлов аналогичен работе обычной печи либо буржуйки. Сегодня лучшее применение этого устройство — это котел для бани. Топливо загружается в топочную камеру и разжигается ручным методом.

Технологический процесс сгорания неизменно проистекает снизу вверх. Тепловая энергия, от дымовых газов, образовавшихся в процессе сгорания топлива передается через чугунные поверхности нагрева, выполненные, как правило, в виде водяной рубашки.

Более современные высокотехнологичные модификации комплектуются блоком автоматики и регулирования топочных процессов, что дает возможность гарантировать устойчивую работу нагревательной системы в установленном диапазоне.

Ориентировочно продолжительность теплового цикла на одной загрузке равняется от 2 до 4 часов. КПД таких угольных агрегатов низкий — от 72 до 80%. Единственное преимущество этих традиционных обогревателей — относительно низкая цена.

Пеллетные котлоагрегаты

Это современное энергоэффективное тепловое оборудование, предназначенное для сжигания пеллет. Базовыми конструкционными элементами такого твердотопливного чугунного котла являются: топочная камера, горелочное устройство, бункер для пеллет. А также блок автоматики и регулирования.

Пеллеты по первому шнеку в системе топливоподачи поступают в предтопок, а из него по внутреннему шнеку к горелочному устройству. Котел имеет систему автоматического розжига форсунки, обеспечивающей полное сжигание топлива. Теплотворная способность 1 кг пеллет способно выработать 5 кВт/час тепловой энергии

Печи длительного горения

Котел длительного горения способен работать на различных видах энергоносителей: уголь, брикеты, отходы деревообработки и торфяное топливо.

В противоположность традиционным агрегатам, у которых тепловой цикл одной загрузки не превышает 4-х часов, агрегат длительного горения на дровах может без дозагрузки функционировать от 8 до 24 часов, а на угле до 5 суток.

Тепловая энергия котлов вырабатывается равномерно, что позволяет полностью передать и сохранять ее в сети, даже без установки бака-аккумулятора.

При достижении заданной температуры в отопительном контуре и внутри помещения, интенсивность процесса горения уменьшается, благодаря дозированной подаче воздуха, в этом случае котел переходит в режим поддержки температуры, снижая расход топлива, и тем самым продлевает время функционирования. Эффективность такого принципа нагрева достигает КПД 92%.

Теплогенераторы

Чугунные теплогенераторы — агрегаты, вырабатывающие тепловую энергию с использованием природных энергоносителей для отопления, как правило, больших помещений промышленного назначения. Теплоносителем для таких устройств, является не вода, как в отопительных котлах, а воздух.

Теплогенератор в топочной камере сжигает топливо, в результате чего образуются дымовые газы, которые выбрасываются в дымовую трубу, предварительно пройдя через систему чугунных теплообменников.

Внутри чугунных элементов движется холодный воздух, который забирается из помещения вентилятором. Воздух нагревается до температуры 140 С и подается в систему распределения воздушных потоков, по которым попадает в нужную комнату.

Преимущества и недостатки котлов на пиролизном газе

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром ценят за их преимущества перед печами с прямым горением. Можно перечислить некоторые из них:

полное сгорание топлива без накопления сажи. Кроме экономии дров это свойство несет гораздо большую пользу. Полное сгорание означает, что в качестве отходов выделяется лишь углекислота и обыкновенная вода. Ни то, ни другое не представляет большого вреда для людей и природы в целом. Этого нельзя сказать о частичном сгорании дров. Вредные токсичные вещества, образующиеся при неполном распаде органики, попадают в атмосферу, вызывая нежелательные последствия, не говоря уже о зловонном едком дыме;

   
Для увеличения эффективности пиролизного котла используйте только сухие дрова.

• благодаря полному сгоранию, в газогенераторах можно использовать любое органическое твердое топливо. По сути им может быть любая органика, способная к активной реакции окисления, то есть горению. Такие котлы можно устанавливать на швейных и кожевенных фабриках, на предприятиях деревопереработки, сельхозпредприятиях. Этим полностью решается проблема утилизации отходов;
• высокая экономия средств на топливо, так как пиролизные котлы длительного горения с водяным контуромимеют такое названия по причине того, что от одной дровяной закладки рабочий процесс может продолжаться не менее 12 часов. Простая печь или котел, максимум способны гореть 4 часа;

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления дома.

полностью решен вопрос регулировки процесса горения и нагревания теплоносителя. По причине того, что в рабочей камере сгорает газообразное топливо, его поток легко регулируется, так же, как и интенсивность горения. Это позволяет полностью автоматизировать работу котла, не хуже, чем электрического или газового.

Есть у пиролизных котлов длительного горения и недостатки, о которых следует осведомиться, при приобретении этой техники:

стоимость газогенераторов намного выше, чем у других видов теплотехники. Однако это со временем окупается, благодаря экономии топлива;

Автоматизированная котельная в современном частном доме.

• топливо должна быть идеально сухим. Уже 20%-я влажность является серьезным препятствием для горения. Котел просто престанет работать после ограничения доступа воздуха;
• в связи с тем, что в конструкции практически всех моделей предусмотрено использование вентиляторов для нагнетания воздуха, то для их работы требуется наличие электроэнергии, что не позволяет использовать эту технику на дачах, не имеющих электроснабжения.

На заметку! Отзывы владельцев пиролизных котлов длительного горения говорят о том, что иногда они останавливаются из-за того, что вода из обратной трубы системы попадает в контур котла сильно остывшей. Чтобы этого избежать, надо впаять в систему обходной контур из трубы подачи. Здесь используется обычный трехходовой клапан. Тогда горячая вода смешается с охлажденной, котел не будет отключаться.

Схематическое изображение пиролизного котла с водяным контуром.

Устроение и этапы сгорания

Твердотопливный котел представляет собой устройство, собранное в стальном корпусе и состоящее из следующих узлов:

• теплообменник (змеевик);
• прочистной люк и топочная камера, оснащенная дверцей;
• колосники (решетка);
• терморегулятор.

Принцип работы заключается в сжигании топлива: сначала оно подсушивается, затем окисляется и выделяется древесный газ, все дожигается, превращаясь в золу. Попадая в камеру, топливо распределяется на колосниках, которые располагаются наклонно.

Вся влага, которая есть в топливе, испаряется в процессе взаимодействия с футеровкой камеры и от энергии горения. Все горение проводится принудительным поддувом. Дожиг происходит в топке при температуре в 95С в той части, куда поступает воздух из прослойки между облицовкой и футеровкой.

После сгорания теплообменник передает энергию теплоносителю. Теплообменник представляет собой нехитрое устройство — это бочка, сосуд, сквозь который идут трубы: горячий воздух проходит через трубы и нагревает воду внутри бочки. Вода движется в теплоносителе автоматически при помощи насоса. Для регулирования объема теплоносителя используются впускной и выпускной коллектор с датчиком температуры.

3 Коэффициент полезного действия (КПД)

Определение. КПД – это отношение количества теплоты, полученного системой отопления, к количеству теплоты, образовавшемуся при сжигании топлива (газа). Для углеводородов эту теплоту называют низшей теплотой сгорания. Высшая теплота сгорания бывает только у конденсационных котлов – за счет отбора тепла при конденсации дымовых газов. Существуют различные методы вычисления КПД. Но все они дают примерно одинаковый результат: у конденсационного котла этот показатель на 10-11% выше, чем у обычного.

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

Дополнительные работы

Котлы дрова-электричество: плюсы и минусы

Котёл на дровах и электричестве

Поскольку газ с каждым годом становится все более и более дорогим удовольствием, им на смену приходят котлы, которые работают на уже упомянутых дровах и электричестве.

Комбинированные котлы отопления дрова электричество сегодня самые популярные среди тех вариантов, которые могут работать не на одном топливе. Причем вместо дровишек могут использоваться любые отходы обработки дерева. Конструкция такого агрегата достаточно проста – по сути это обычный котел, которые работает на твердом топливе, только оборудованный еще одним дополнительным ТЭНом (он устанавливается в резервуар, находящийся в теплообменнике).

О каких же преимуществах таких агрегатов можно говорить? Их несколько, основные из них:

• Топливо для таких котлов дешевое, всегда имеется в наличии. Любые отходы, остающиеся после обработки древесины, можно использовать в качестве топлива.
• Эти котлы экономичны. Отопление, которое получается в результате их применения, имеет минимальную себестоимость. Вот почему их любят устанавливать в небольших по площади домиках.
• У такого варианта отопления отсутствуют вредные выбросы в атмосферу.
• В большинстве случаев такие котлы производятся с надежной системой автоматики, что позволяет отапливать помещение дровами и электричеством, даже если хозяев пока нет дома.
• Качество подогрева, получаемое в результате его использования, достаточно высокого качества. Нагревается теплоноситель достаточно быстро, а коэффициент потерь у него минимальный.
• Зарекомендовал себя в работы с хорошей стороны – обеспечивает тепло эффективно и в течение длительного времени.

Как и в любой другой ситуации, тут можно также найти недостатки. Главный на сегодняшний день – это цена, которая в 1,5-2 раза отличается от стоимости котла, работающего на одном топливе. Кроме того, электрический тэн в таких конструкциях вряд ли сможет развить мощность более 25 кВт.

Разновидности водогрейных котлов

Устройство водогрейных котлов различают по конструкции, типу применяемого топлива и температуре воды на выходе.

Низкотемпературные котлы, в которых вода нагревается до температуры в 115 градусов, отличаются высокой экономичностью в процессе эксплуатации. Однако стоимость самих агрегатов довольно высока, так как к материалу изготовления всех элементов котла предъявляются достаточно большие требования.

Высокотемпературные котлы производят перегретую воду с температурой от 150 градусов и отличаются долгим сроком службы, надежностью всех узлов и элементов. Кроме того, такой котел быстро монтируется и имеет простое управление. Но вот топлива в таких установках потребляется гораздо больше.

Буферная емкость (теплоаккумулятор)

Если исключить приборы, работающие на гранулированном топливе, то твердотопливные котлы отличаются неравномерной работой, повышение и понижение температуры в топке имеют циклический характер. Для того чтобы сгладить температурные скачки в отопительной системе используют теплоаккумулятор (буферную емкость). Конструкция представляет собой герметичный резервуар с теплоизолирующим слоем, чаще всего, цилиндрической формы.

В этот бак врезано две или более пар змеевиков (теплообменников), через которые в емкость поступает разогретый теплоноситель из котла и осуществляется его распределение по всей отопительной системе. Такая схема позволяет излишки энергии на пике горения накапливать в теплоаккумуляторе, чтобы потом, когда топливо прогорит, использовать нагретую воду для поддержания заданной температуры. Подробнее о них можно почитать здесь.

Обычные котлы, стальные и чугунные

Чугунный теплообменник в твердотопливном котле считается более долговечным, условно «вечным», но в то же время он боится резкого перепада температур, при вбросе холодного теплоносителя, от чего должна быть защита.

В целом же, разница в потребительских качествах не столь существенна, и те и другие от известных производителей являются надежным агрегатами – наиболее широко продаваемыми, «рабочими лошадками» домашнего твердотопливного обогрева.

Достоинства.

• Минимальная цена.
• Предельная простота и большая надежность, при условии правильной системы отопления.

Недостатки.

Необходимо несколько раз в сутки докладывать твердое топливо, следить за процессом горения.

Недостаток по постоянному обслуживанию частично устраняется применением буферной емкости в системе отопления. Но это влечет существенное усложнение и удорожание. Впрочем, можно совместить буфер с ГВС, такие схемы только набирают популярность. Котел при этом подбирается с большой мощностью – топить реже.

Но оказывается, что теплоаккумулятор становится обязательным к применению с твердотопливным котлом в странах Европы – нормы введены на законодательном уровне – почему?

Безопасность эксплуатации