Твердотопливные котлы: виды, какой выбрать для дома?

Современное бытовое теплотехническое оборудование – котлы отопления на твёрдом топливе в их числе – сложные приборы.

Они устроены так, чтобы обеспечить максимальный КПД путём полного и эффективного сжигания дров, угля, пеллет, брикетов (в том числе торфяных).

Достигается полная отдача только при точном соблюдении рекомендованных режимов горения.

Когда мощность котла слишком велика, пользователь не дотапливает (придушивает) его, чтобы избежать перегрева.

Это приводит к нерациональному использованию топлива. Устройство меньшей производительности – при постоянной работе на максимальной мощности – не обеспечит достаточного нагрева.

Именно поэтому важно выбрать такой, который соответствует размеру отапливаемого помещения с запасом 25 – 30%.

Строительные нормы рекомендуют усреднённое правило:1 кВт на 10 м2 площади. Удельная мощность корректирует этот показатель в зависимости от региона. Для южных районов это 0,7 – 0,9, для умеренного климата 1 – 1,2. Правильное решение – заказать профессиональный тепловой расчёт конкретного дома.

Выбор типа котла зависит от места его размещения. Жилое помещение при верхней загрузке обязательно наполнится дымом: необходима котельная. Расходы по её устройству увеличивают расходы на отопление.

Для оборудования с фронтальной загрузкой отдельного помещения не требуется.

Виды твёрдотопливных котлов

Классификация котлов по способу горения:

Традиционные или колосниковые.
Пиролизные или газогенераторные.
Длительного горения.
Пеллетные.

Комбинированные могут работать не только на твёрдом топливе, но и на газе, отработке, дизеле, электричестве.

По материалу теплообменника котлы твёрдотопливные разделяют на чугунные и стальные. Первые преимущественно с фронтальной загрузкой топлива, вторые загружаются сверху.

Чугун хрупкий. На практике это приведёт к тому, что при залповом вбросе холодной воды горячий теплообменник треснет.

Такая ситуация возникает, когда из-за отсутствия электричества циркуляционный насос остановился, а котёл продолжает гореть. После запуска насоса остывшая обратная вода приведёт раскалённый металл к тепловому шоку с разрушительными последствиями.

Традиционный котёл

Этот вид работает на любом твёрдом топливе: является универсальным.

Схема котла простая. В стальном корпусе размещена топка с зольником. В конвективном газоходе над ней расположены теплообменные элементы, в которых гравитационно или принудительно циркулирует теплоноситель.

Подача воздуха регулируется заслонками и шиберами. Дымоудаление – через утеплённую трубу. Загрузка топлива и установка режимов горения осуществляется вручную.

Традиционные отопительные котлы на дровах – самый распространённый тип. Надёжность и долговечность гарантирована, управление понятно интуитивно.

Невысокая цена, доступное топливо, высокий КПД компенсируют недостатки: необходимость часто загружать топку, чистить зольник. Для хранения дров требуется определённая площадь и, как минимум, навес.

Котлы на угле устроены по аналогичной схеме, в жилых помещениях не устанавливаются. Полностью автоматические угольные водогрейные устройства не нуждаются в обслуживании. Но требовательны не только к определённой марке угля, но и к размеру фракции.

В некоторых моделях котлов применяется подача дополнительного воздуха. Если сжигание происходит при недостатке кислорода, образуется горючий СО. При подаче вторичного воздуха этот газ сгорает полностью, что делает работу более рациональной.

Пиролизные котлы

Процесс заключается в разложении дров под воздействием высокой температуры на уголь и газ. Принцип работы пиролизного котла заключается в сжигании генерированного газа в дополнительной камере сгорания.

Преимущества.

Полное сгорание.
Длительное протапливание одной загрузкой.
Хороший КПД – до 95%.
Низкое содержание в дыме вредных соединений.

Конструкция твёрдотопливного котла этого типа включает в себя главную топку с дверкой, зольник с цепным приводом крышки, камеру дожига с прочисткой, устройство подачи подогретого воздуха, водяную рубашку.

Пеллетные котлы

Наиболее технологичный автоматический бытовой отопительный прибор. Установки на пеллетном топливе удобны в эксплуатации. Имеют высокую эффективность сгорания топлива и передачи тепла. Как следствие, мало загрязняют воздух. Такая печь – самый чистый твёрдотопливный котёл длительного горения.

Устройство твёрдотопливного котла на пеллетах сложное из-за наличия датчиков, управляющих работой.

Подача гранул постоянная автоматическая. Она включает в себя накопительный бункер и транспортёр для подачи пеллет в топку. В топке расположен ТЭН для зажигания гранул.

Теплообменник вертикальный. Его очистка осуществляется встроенными спиральными турбулизаторами. Они – кроме основной функции препятствовать быстрому уходу газов в дымоход – встряхиваются механическим способом, заставляя пепел падать в зольник.

К относительным недостаткам этого котла надо отнести высокую стоимость и необходимость контролировать влажность складированных пеллет.

Котлы длительного горения

Угольные, дровяные котлы длительного горения основаны на принципе медленного сгорания большого количества одновременно загруженного топлива. КПД котлов с естественной подачей воздуха – до 72%. С принудительной – до 79%.

Устройство твёрдотопливного котла длительного горения не сложное. Корпус имеет цилиндрическую форму с водяной рубашкой по всему внутреннему цилиндру. Топка (с загрузочной дверцей сбоку) увеличенная, помещает вдвое больше топлива, чем обычный котёл. Зольник не предусмотрен.

Котлы верхнего горения: дрова зажигаются сверху. Воздух в котёл длительного горения подаётся сверху, через телескопическую трубу с грузом вверху и распределительным колпаком внизу. По мере сгорания дров труба опускается. Воздух в неё поступает за счёт тяги, которую создаёт дымоход, не связанный с воздушной камерой, или нагнетается вентилятором.

Одна загрузка дров сгорает за 1-2 суток, угля – за 2-5 суток. Конструкция не предусматривает дополнительной подкладки в процессе топки.

Твёрдотопливные котлы длительного горения с верхней загрузкой признанными мировыми лидерами не выпускаются.

Экономичное отопление

Рассматриваем здесь только твёрдое топливо. Выбор в первую очередь зависит от теплоты его сгорания и цены. Последний фактор зависит от доступности топлива в районе проживания. Там, где добывается уголь, он вне конкуренции. В лесных же районах даже сверхнормативный расход дров в твёрдотопливном котле незначительно увеличивает затраты на отопление.

Наряду с этим экономичность нельзя рассматривать вне сложности обслуживания котла, экологичности, удобства хранения топлива, его загрузки, автоматизации процесса.

По отношению цена/удобство пользования на первом месте дрова, затем пеллеты, брикеты и на последнем месте уголь.

По цене оборудования на первом месте котёл для дров, немного дороже угольный и самый дорогой – пеллетный.

Тип топлива

Отопление твёрдотопливным котлом не будет доставлять проблем при использовании качественного топлива.

Классифицируются оно по происхождению. Естественные типы: дрова, различные виду угля, торф.

Искусственные: пеллеты, брикеты, древесный уголь, термоантрацит, полукокс.

Качество естественного топлива определяется визуально. Со вторым типом сложнее. В стремлении снизить себестоимость производители, например, пеллет могут подмешивать к натуральному сырью щепу от ДСП, в качестве скрепляющего использовать химические соединения. Это относится и к брикетам.

Твёрдотопливные котлы длительного горения с автоматикой могут некорректно работать с нестандартным топливом.

По удельной теплоте сгорания 1 кг = … кВт топливо располагается так.

Антрацит – 7,8.
Каменный и древесный уголь – 7,5.
Пеллета из лузги подсолнечника 5,0
Пеллета из древесины – 4,7
Дрова хвойные – 4,3.
Дрова лиственные – 4,2
Пеллета из соломы – 4,0
Бурый уголь – 3,6.

Решение о выборе топлива (а значит и котла) принимается с обязательным учётом этого показателя.

Материал теплообменника

Твёрдотопливные котлы работают в напряжённых условиях, поэтому для теплообменников используют только чугун и сталь.

О прочности говорилось выше.

Дополнительно отметим, что у чугуна меньшая теплопроводность, чем у стали, а стенки теплообменника из него толще. Поэтому КПД котла с чугунными элементами (в среднем 83%) меньше, чем со стальными (86%).