Классификация твердотопливных котлов. Твердотопливные котлы длительного горения — полная классификация и советы по выбору модели

Отделка и интерьер
26.06.2019

Современные котлы отопления на твердом топливе представляют собой устройства из чугуна или стали, предназначенные для выработки тепловой энергии, полученной в результате горения торфа, угля, дров. Твердотопливные котлы остаются популярными благодаря своим положительным эксплуатационным качествам.

Плюсы

Твердотопливные котлы отопления имеют следующие достоинства:

  • приобретение и установка таких отопительных систем не требуют большого бюджета;
  • топливо не является дефицитом и также имеет невысокую цену;
  • оборудование представлено в широком ассортименте и не составит труда выбрать оптимально подходящий вариант.
  • котел на твердом топливе монтируется, как правило, специалистами компании, реализующей оборудование - с поиском мастера по установке нет никаких проблем;
  • подготовка аппарата к работе не занимает много времени.


Кроме того, продукты горения не являются вредными для окружающей среды. Это весьма важно в наше время, когда ведется активная работа по сохранению природы в первозданном виде. Твердотопливные котлы можно использовать в отдаленных районах, где нет газопровода и системы центрального отопления: жители таких населенных пунктов используют именно данный вид оборудования.

Недостатки

У такого оборудования есть свои минусы. Так, топливо, используемое для работы, не сгорает полностью - в котле сохраняются его остатки, которые нужно удалять вручную. Поэтому система отопления нуждается в постоянном обслуживании.

Кроме того, нужно постоянно подкладывать топливо, что вынуждает владельца постоянно следить за состоянием котла - если этого не делать, он перестанет обогревать помещение. Это особенно заметно, если использовать такой котел в частном доме постоянно.


Как правило, одной закладки топлива хватает всего лишь на 2 – 4 часа работы.

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.

Дрова, торф и иные виды топлива требуют места для хранения – как правило, владельцы частных домов используют постройки в виде сараев, дровяников, угольников. Топливо заготавливается заранее.

Классификация

Для использования в частном доме, как правило, ставится твердотопливный котел с ручной загрузкой топлива. Виды твердотопливных котлов включают три типа.

Традиционный вариант

Наиболее популярны традиционные котлы на твердом топливе, которые передают тепло путем сгорания твердого топлива. Плохо то, что они нуждаются в частом обслуживании – закладка производится минимум 4 раза в сутки.


Кроме того, такое оборудование почти не регулирует мощность – на обогрев дома уходит лишь 70% тепловой энергии. Нельзя при этом уменьшить объемы топлива, так как КПД у котла невысокий. Но пользователей по-прежнему привлекают простота обвязки, автономность и невысокая стоимость.

Пиролизные варианты

Другой вид – пиролизные котлы. Принцип работы основан на использовании не твердого топлива, а пиролизного газа – продукта разложения топлива при высокой температуре. Преимуществами является полное сгорание топлива, что повышает КПД и почти отсутствующее образование сажи и золы – котлы обслуживают не больше 2-4 раз в сутки.

Минусы такого оборудования в том, что можно использовать только специально высушенное топливо с влажностью не более 20%. Также у них сложная конструкция и высокая стоимость – такие котлы изготавливаются из термостойкого материала.

Агрегаты длительного горения

Такие агрегаты отличаются тем, что топливо сгорает в верхней части – методом верхнего горения. Они просты в конструкции и нуждаются в обслуживании не чаще 1 раза в сутки, если загружать в качестве топлива опилки на брикетах и дровах с 30% влажностью, и 1 раз в неделю при работе на угле. КПД использования таких котлов доходит до 90%.

При этом скорость горения топлива можно уменьшать, если частный дом не нуждается в сильном обогреве. На фоне положительных качеств есть существенный недостаток – они сложны в монтаже, а также нуждаются в подключении циркуляционного насоса.

Автоматика

Сегодня существуют автоматические твердотопливные котлы, которые не требуют частого обслуживания и терморегуляции – они дороже обычных ручных и энергозависимы, но позволяют хорошо сэкономить время и топливо.


К таким относятся электрические пеллетные котлы, которые работают на так называемых пеллетах – гранулах из отходов деревообрабатывающей промышленности. Они доставляются транспортером в камеру при снижении интенсивности горения или температуры воды в системе. Разжигается топливо автоматически. Такие автоматические котлы требуют подключения к электроэнергии, поэтому на случай перебоев в сети нужно запастись аккумулятором.

Твердотопливный котел такого вида имеет и другой минус - громоздкость и необходимость отдельного бункера для загрузки пеллет. Их количество определяет длительность цикла работы: после того, как загруженный в бункер объем сгорит, потребуется следующая закладка. Другой сложностью является стоимость – пеллеты не слишком доступны, и производятся лишь несколькими заводами, а к котлу нужно покупать дополнительно транспортер и бункер.

Материалы

При выборе твердотопливного котла стоит обратить внимание и на материал изготовления: они могут быть сделаны из стали и чугуна. Чугунные твердотопливные котлы устойчивы к коррозии, имеют высокий КПД и почти не нуждаются в чистке.


Чугунный твердотопливный котел, как правило, основным видом топлива использует уголь и дрова. Популярностью пользуются отечественные КЧМ и импортные «Solida» от производителя Sime. Но такие бытовые агрегаты обладают одним недостатком – они очень тяжелые и под них нужно закладывать фундамент. Стальные котлы проще в установке и транспортировке из-за веса, но и менее надежны в длительной эксплуатации.

Что в них горит?

Котлы на твердом топливе «едят» следующие виды топлива:

  • сухое дерево;
  • пеллеты – опрессованные опилки, древесина;
  • уголь каменный и уголь антрацит.


Наибольшую энергию горения выделяют уголь-антрацит и каменный уголь. Пеллеты и дрова практически аналогичны по своим энергетическим потенциалам.

Мощность

Для выбора топлива нужно разделить теплотворную способность на стоимость 1 кг: максимальное значение и будет самым выгодным видом. Для расчета мощности необходимо отталкиваться от соотношения 10 м2 на 1 кВт мощности. Расчет идет с учетом высоты потолка в 3 м.

Так, площадь частного дома в 100 м2 потребует мощности 100 м2 / 10 – итого 10 кВт/ч. Если дом не утеплен, расчет ведется с поправкой на корректировочный коэффициент 1,3 – то есть для неутепленного частного дома в 100 м2 понадобится твердотопливный котел мощностью в 13 кВт.

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.

Два в одном

Часто с твердотопливным оборудованием соединяется газовый котел: он комфортнее в использовании, но расходы на отопление только газом высоки, поэтому совмещение двух типов обогрева дает и экономию, и удобство.

Соединение двух типов систем ведется с расчетом на защиту от увеличения давления в отопительной схеме. Единственным безопасным решением для совмещения газового и котла на твердом топливе является система с теплообменником, который делит схему на два контура: открытый, нагруженный на теплообменник, и закрытый – газовый котел с теплообменником и батареями. Такая сложная система с лихвой окупится экономичностью и удобством.

Классификация твердотопливных котлов Чем хороши твердотопливные котлы длительного горения:

Невысокая стоимость топлива и его доступность
- автономность котла, т.е. для его работы не требуется электричества
- большой срок эксплуатации
- широкий диапазон мощностей от 8 кВт до 1 МВт

Главной особенностью работы котла на твердом топливе является инерционность процесса сгорания, т.е. невозможность резко прервать его работу в экстренном случае (перегрев). Именно поэтому рекомендуется устанавливать специальные защитные приспособления, одним из которых является теплообменник, через который, до того, как попасть в систему отопления, протекает и охлаждается (в случае перегрева котла холодной водой из водопровода) теплоноситель. А для большей тепловой отдачи и сокращения количества загрузок можно вместе с твердотопливным котлом дополнительно установить буферную емкость - тепловой гидроаккумулятор, исполняющий роль огромного термоса, который накапливает избыточное тепло и затем отдает его в систему отопления. С уменьшением температуры на улице дом начинает терять тепло: так при +15°С дом теряет порядка 2 кВт в час, а при 0°С - уже 8 кВт в час и так далее...

Необходимо подчеркнуть, что возможность управлять мощностью твердотопливного котла находится в очень узких пределах (или дрова горят – котел выдает максимальную мощность, или – не горят (тогда мощность равна 0 кВт). Возможно конечно, уменьшить доступ кислорода в топку прикрыв заслонку и снизить интенсивность горения, но эффект от этого будет незначительный, мощность снизиться не более чем на 25%. А если Вы топите котел в межсезонье (например ранней весной или поздней осенью, когда температура на улице находиться в районе 0°С и дом теряет только около 8 кВт в час) – получается, что количество тепла отдаваемого котлом системе отопления, а соответственно и количество сжигаемых дров, в разы превышают ту норму, которая необходима для комфортного проживания в доме при данной температуре окружающей среды. И куда же уходит этот излишек мощности - есть два варианта:

Перегретые радиаторы – и в доме очень жарко;
закипевший отопительный котёл, что чревато повреждениями самого котла и всей системы отопления. Вот для того чтобы не терять эту «лишнюю» мощность мы и аккумулируем ее в буферной ёмкости. Благодаря ей весь отопительный сезон вы будете тратить в 2 раза меньше топлива, правда, за исключением дней, когда температура будет ниже -15°С. В это время буферная ёмкость не будет работать, так как количество тепла отдаваемого котлом будет примерно равняться теплопотерям дома при такой низкой температуре, но по статистике таких дней в году не более 30.

К дополнительным плюсам такой системы можно отнести:

Автоматизация контроля за безопасностью;
- возможность ступенчатого регулирования температуры;
- возможность подключения газового котла в ту же систему с минимальными затратами.

К минусам можно отнести размеры буферной ёмкости. Даже самая маленькая 500- литровая емкость имеет диаметр 800 мм и высоту около 1800 мм, т.е. для монтажа такой емкости требуется большая площадь котельной более 5 квадратных метров площади.

Твердотопливные котлы классифицируют

По материалу теплообменника:
- чугунный
- стальной

Основой чугунного котла являются топка, секционный блок, образующий «рубашку» котла, и газоход. При такой конструкции не возникает проблем с ремонтом и подбором необходимой мощности. Кроме того, чугунные котлы, в отличие от стальных, показывают лучшую устойчивость к коррозии, но такие котлы требуют более частого ремонта, в отличие от стальных. Для чугунных котлов требуется фундамент или прочный пол, что обусловлено их тяжестью. Стальные котлы, отличающиеся меньшей инерционностью, более стремительным выходом на заданный тепловой режим и более точным его поддержанием, представлены на рынке в гораздо большем объеме. Однако, в отличие от чугунных, стальные котлы являются более требовательными к видам топлива.

По виду потребляемого топлива:

- на дровах : Defro DS
- на угле: Defro Optima Komfort Std | Defro Optima Std | Defro Optima Komfort Plus Std
- на пеллетах: Defro Duo Pellet
- на щепе: Defro AKM

По способу загрузки топлива

Котлы бывают с ручной загрузкой
- и твердотопливные котлы, оборудованные устройствами автоматической подачи топлива (шнеками), получившие широкое распространение в европейских странах.

И это не случайно - они обладают огромными преимуществами, которыми, к сожалению, наш потребитель не может воспользоваться в полном объёме из-за сравнительно высокой стоимости котлов и недоступности такого вида топлива как уголь эко-горошек. Котлы с подачей могут работать в зависимости от типа горелки на таких видах топлива как уголь фракцией до 25 мм, пеллетах, сухой древесной стружке. Самое главное преимущество в том, что, загрузив бункер один раз, к котлу не нужно обращаться долгое время от трёх до семи и более дней в зависимости от размеров бункера. КПД этих котлов очень высокий, выбросы в атмосферу минимальны, установленная температура поддерживается стабильно, что позволяет использовать погодозависимые программаторы. Естественно, для работы этих котлов необходимо автономное электрическое питание - простым бесперебойником здесь не обойтись.
IV) по типу автоматики управления котлом

Энергонезависимые (приток воздуха регулируется механическим регулятором тяги)
энергозависимые (обычно приток воздуха регулируется нагнетающим вентилятором, управляемым электронным блоком управления)

Термостатические регуляторы тяги Regulus RT3 используются для регулирования мощности котлов на твердом топливе, что происходит путем управления клапаном подачи воздуха в камеру сжигания. Преимуществом регулятора тяги Regulus является мощная, механически крепкая и термостойкая конструкция. Благодаря двойной шкале регуляторы могут быть установлены как в горизонтальном, так и вертикальном положении. Регулятор тяги Regulus RT3 работает без подпитки электрическим током, термостатический элемент поддерживает заданную температуру нагревательной воды, выходящую из котла, на величине, настроенной на рукоятке, для чего открывает или закрывает заслонку подачи воздуха в камеру сгорания, и тем самым увеличивает или уменьшает мощность котла.


Принцип работы блока управления у всех твердотопливных котлов одинаков, с термодатчика в рубашке котла, в блок управления поступает сигнал о температуре теплоносителя, если температура опускается ниже заданной пользователем, то блок управления включает вентилятор наддува и (нагоняет) необходимую температуру.

После того как твердотопливный котёл достиг установленной температуры, вентилятор выключается и блок управления переходит в режим ожидания (тления) а когда температура падает, снова включается вентилятор для поднятия температуры. В режиме ожидания, периодически, кратковременно включается вентилятор для того, что бы топливо совсем не затухало и для удаления газов из камеры сгорания.

В блоке управления так же предусмотрены функции регулирования скорости вентилятора и периодов между продувками и их продолжительность. Всё это дает возможность настроить котёл на любое топливо, понятно, что для сухих дров не нужна полная мощность вентилятора, потому что они будут очень быстро сгорать, а уголь наоборот требует больше кислорода и хорошую тягу дымохода. В задней части котла имеется шибер, которым при необходимости можно дополнительно регулировать тягу.

Ещё к блоку управления есть возможность подключения циркуляционного насоса. Для чего это нужно? Подключенный к блоку насос не включится, пока котёл не наберёт температуру, а так же если твердотопливный котёл долгое время не набирает температуру (например закончилось топливо) включится режим анти замерзания и насос периодически будет гонять воду по система что бы она не замёрзла. Дополнительно к БУ можно подключить насос на бойлер косвенного нагрева, если он у вас предусмотрен в системе. Этот насос будет включаться, когда температура воды в бойлере будет опускаться ниже заданной, так же можно установить режим приоритетности, когда котёл в первую очередь даёт тепло на систему отопления, а уж потом на бойлер или наоборот вариант для лета.
V) По способу сжигания топлива

Твердотопливные котлы делятся на «классические» и пиролизные (газогенераторные). Если с обычными «классическими» котлами ситуация понятна, сгорает твердое топливо – нагревается вода – теплоноситель посредством радиаторов отдает тепло помещениям, то в случае пиролизных котлов происходят несколько другие процессы.
В основу работы газогенераторного котла положен принцип пиролизного сжигания (или сухой перегонки) топлива. Суть заключается вот в чем. Под действием высокой температуры и в условиях недостатка кислорода сухая древесина разлагается на летучую часть - так называемый пиролизный газ и твердый остаток - древесный уголь (кокс). Пиролиз древесины осуществляется при температуре 200 - 800°С. Этот процесс этот экзотермический, то есть идущий с выделением тепла, за счет чего, кстати, улучшается прогрев и подсушивание топлива в котле, и происходит подогрев поступающего в зону горения воздуха. Смешение кислорода воздуха с выделившимся пиролизным газом при высокой температуре вызывает процесс горения последнего, который используется в дальнейшем для получения тепловой энергии.

Пиролизные котлы рекомендуется топить как можно более сухой древесиной, тогда обеспечивается работа котла на максимальной мощности и длительный срок его службы. Разница для потребителя заключается в том что, в случае использования пиролизного котла, время между загрузками, в отличии от обычного котла увеличивается в 2 раза и более. Следует отметить, что пиролизный газ в процессе сгорания взаимодействует с активным углеродом, в результате чего дымовые газы на выходе из котла практически не содержат вредных примесей, являясь, по большей части, смесью углекислого газа и водяного пара. СО2 такой котел будет выбрасывать в атмосферу до 3-х раз меньше, чем обычный дровяной и, тем более котел работающий на угле. Следовательно, пиролизные котлы более экологичны. Также в процессе пиролизного горения образуется минимальное количество сажи и золы, поэтому котел реже, чем обычный, нуждается в чистке.

Отметим, что пиролизные котлы стоят дороже классических твердотопливных.

Автономные твердотопливные котлы всегда были актуальны для организации отопления, как частных домов, так и промышленных объектов. Используются твердотопливные котлы и в коммунальном хозяйстве. В настоящее время для отопления применяется и электричество, дизельное топливо, существуют также универсальные устройства.

Преимущества котлов на твердом топливе

Твердотоплевные котлы используют для отопления во многих сферах.

Выбирая для отопления твердое топливо, обращают внимание на достоинства отопления данным способом. Основными преимуществами данного вида отопления являются:


Существуют у котлов, использующих твердое топливо и недостатки, к которым относят малую степень автоматизации. Также в качестве минуса называли недостаточно высокий КПД, однако, в современных моделях, где используется длительное горение, он приближается к 93%, что является очень высоким показателем.

Классификация твердотопливных отопительных агрегатов

Говоря о твердотопливных котлах, описывают универсальные для этих агрегатах черты, однако существуют несколько видов отопительных устройств, использующих твердое топливо. Классификация их производится не по каким-то конструктивным особенностям, а по типу топлива, используемого в данном агрегате, а также типу горения: быстрому или медленному (пиролиз).

Дровяные котлы

Данный вид устройств является самым «древним», однако до сих пор широко используется в тех районах, где это топливо находится в шаговой доступности. В таких местах применять дрова для отопления намного предпочтительнее, чем электричество по экономическим причинам. Недостатком может считаться ущерб, наносимый природой вырубкой, однако при правильном ведении лесного хозяйства рубка таких лесов даже полезна.

Котлы на отходах деревообработки

Многочисленные деревообрабатывающие производства уже давно столкнулись с проблемой переработки таких отходов, как опил, стружка, щепа и прочие. Оптимальным выходом стало внедрение там технологических линий по производству топливных брикетов или пеллет для отопления. Их использование в твердотопливных котлах позволяет автоматизировать отопительный процесс, что для данных устройств является значительным преимуществом.

Котлы на каменном угле также относятся к энергоэффективным котлам.

В последнее время добыча каменного угля становится более локальной, и во многих районах, где он использовался, перевозка этого вида топлива становится невыгодной, и количество котельных, работающих на каменном угле, сократилось. Вместе с этим уголь остается сравнительно дешевым источником энергии, поэтому там, где его добыча находится недалеко, он еще долго будет использоваться для отопления.

Что же касается типа горения, то различают устройства традиционного типа или длительного горения, где процесс охватывает не только само твердое топливо, но и газы, которые выделяются в его процессе. В результате процесс окисления происходит очень глубоко, что приводит к высокой теплоотдаче данных устройств и их экономичности.

Конструкция котла на твердом топливе

Как уже говорилось выше, устройство, которое имеют твердотопливные котлы, отличается простой. Топливо загружается в камеру сгорания со встроенным теплообменником, при сжигании топлива выделяется энергия, теплоноситель нагревается и используется для отопления. В котлах длительного горения две камеры: в одной сгорает топливо, во второй – недоокисленные газы. Такая конструкция не использует электричество при работе, хотя в состав отопительной системы может входить циркуляционный электрический насос.

Разные модели могут содержать и дополнительные устройства и приспособления, например, вентиляторы, насосы или датчики, которые позволяют системе работать более эффективно. От их наличия и сложности зависит стоимость агрегата и требования к его эксплуатации.

Где используются твердотопливные котлы?

Сфера, где применяются твердотопливные котлы, чрезвычайно широка. Их простота и эффективность позволяют применять их в следующих сферах:

  1. производственные объекты. Твердотопливные устройства здесь применяются для помещений любого масштаба, требуется только правильно подобрать мощность агрегата;
  2. жилой сектор. Подобные агрегаты используются для отопления загородных домов постоянного проживания. Раньше их применение было ограничено необходимостью постоянного контроля, сегодня эти универсальные устройства возможно использовать в автоматическом режиме, поддерживая уровень температуры на постоянном режиме в течение заданного времени. Для такого использования требуется электричество, что несколько увеличивает стоимость их эксплуатации;
  3. сельскохозяйственные объекты. Здесь универсальные твердотопливные котлы пользуются популярностью благодаря своей экономичности и возможности автономного использования.

Данная статья будет являть собой своеобразную информационную страницу, в которой приведена классификация твердотопливных котлов с ручной загрузкой топлива по различным параметрам. К каждому типу классификации дано краткое пояснение, а детальному описанию будут посвящены отдельные обзорные статьи.

Если рассматривать многообразие котельной техники (газовые, электрические, твердотопливные котлы), то именно твердотопливные котлы имеют наибольшее количество разновидностей. Каждая разновидность или их группа может быть определяющей для покупателя при выборе котла отопления. Мы постараемся по возможности охватить максимальное количество характеристик котлов, являющихся на наш взгляд основными.

Классификация твердотопливных котлов с ручной загрузкой.

1. Материал теплообменника: сталь, чугун.

Большинство котлов на твердом топливе изготовлено именно из стали . Основное преимущество стали ― малая инерционность (быстрый выход котла в режим необходимой мощности). Недостаток ― подверженность низкотемпературной коррозии,для избежания чего необходимо поддерживать стабильную температуру на возвратном патрубке котла не менее 55-60С. Стальной котел ― это моноблочная конструкция во множестве вариантов изготовления, о чем речь пойдет ниже.

Чугунные котлы являют собой наборные конструкции из определенного количества чугунных секций. Как правило линейка котлов определенного производителя имеет одинаковые размеры по высоте и ширине, и отличается лишь по глубине котлов, в зависимости от количества секций. Преимущество чугуна ― длительный срок эксплуатации (при нормальных условиях), устойчивость к низким температурам теплоносителя и сравнительно высокому давлению в отопительных системах. Недостатки ― более низкий КПД (обусловленный большей тепловой инерционностью), разрушение секций из-за резких перепадов температур (например, при подпитке системы с разогретым котла холодной водой) Причем, стоимость замены одной секции часто составляет чуть ли не пол-стоимости котла.

2. Тип камеры сгорания: с обьемным горением, нижним горением (шахтные котлы), пиролизным горением (двухкамерные котлы), верхним горением.

Данная классификация охватывает практически весь модельный ряд твердотопливных котлов, за редким исключеним. Параметры способа сжигания топлива и конструкции топочной камеры являются определяющими для показателя эффективности (экономичности) котла.

Твердотопливные котлы с обьемным горением топлива ― наиболее представленные на отопительном рынке. К данным котлам относятся практически все чугунные котлы, подавляющее большинство стальных котлов. Их преимущества ― относительно невысокая цена, возможность работы на любом виде кускового твердого топлива. Недостаток ― относительно небольшой КПД (особенно при работе на дровах, из-за механического и химического недожега, при работе в режиме неполной мощности). Такие котлы рекомендуется использовать вместе с аккумуляционными емкостями для функционирования с максимально возможной эфективностью.

Котлы нижнего горения (или шахтные котлы) . Название "шахтный котел" в основном применяют для котлов на дровах, в которых горит не весь слой топлива, а только его нижняя часть. Дымовые газы, образующиеся при сгорании древесины проходят сквозь газовый патрубок и, смешиваясь со вторичным воздухом, сгорают в камере дожига. Камера дожига футерована для обеспечения высокой температуры горения. Далее продукты сгорания проходят сквозь конвекционный канал, отдавая тепловую энергию. Шахтные дровяные котлы стальные, оборудованны достаточно вместительными камерами загрузки топлива, что обеспечивает длительное время горения закладки. Такие котлы имеют высокий показатель КПД (не менее 80%), стабильный в широком диапазоне регулировки мощности. Шахтные котлы ― энергонезависимы, их удобно загружать топливом (верхняя и передняя загрузка)

Так же существуют угольно-дровянные шахтные котлы. В таких котлах древесина сгорает снизу, а уголь ― сверху (методом отгорания), соответственно направление циркуляции дымовых газов при работе на угле и дровах отличается. В угольно-дровянных котлах колосники подвижные, для срезания "коржей", которые могут образовыватся при горении угольного топлива.

Недостатками шахтных котлов являются: 1. Относительно высокая цена (особенно у котлов на дровах) из-за высокой технологичности и металлоекости изделий. 2. Возможное "зависание" кусков древесины в топке.

Пиролизные котлы. Котлы, работающие на дровах. Конструктивно состоят из 2-х камер ― верхней загрузочной, в которой происходит горение древесины, и нижней камеры сжигания дымовых газов, которые попадают туда из верхней камеры через специальную газовую форсунку. Обе камеры футерованные шамотным материалом для качественного сжигания древесины, и дожига образующихся горючих элементов. Пиролизные котлы оборудованы дымососом с частотным регулированием оборотов, электронным управляющим контроллером. Данные котлы характеризует высокий показатель КПД, качественное конструктивное изготовление, высокая металлоемкость, детальная регулировка параметров работы. Недостатки: очень высокая цена, энергозависимость и возможность применения только древесины в качестве топлива.

Котлы верхнего горения. Котлы, имеющие вертикальную, цилиндрическую конструкцию, с очень вместительной загрузочной камерой. Горение в них происходит сверху вниз, и в процессе горения участвует небольшой слой топлива. Такие котлы в последнее время вошли в моду, благодаря именно параметру обьема топочной камеры, что обеспечивает большую длительность работы на разовой закладке. Однако, на наш взгляд заявленные характеристики котлов верхнего горения по КПД несколько завышенны, да и бросается в глаза то, что площадь поверхности теплообмена в них меняется по мере сгорания закладки. И возникает вопрос в какой промежуток времени такой котел выдает паспортную мощность.

3. Вид используемого топлива: угольные котлы, дровяные котлы (котлы на дровах), комбинированные котлы (угольно-дровяные).

При описании характеристик твердотопливных котлов в технической документации всегда указаны такие данные, как "основное топливо" и "допустимое к использованию топливо". Что это значит?

Основное топливо ― это тот тип твердого топлива, при котором котел в процессе эксплуатации подтверждает свои заявленные характеристики по КПД. Допустимое топливо ― возможное к применению, но приводящее к снижению эффективности его сжигания. Рассмотрим на следующих примерах:

Угольные котлы. Котлы на твердом топливе, в которых основным топливом является каменный уголь. Если смотреть глобально, то угольными котлами является чуть ли не 90% котлов, предлагаемых в Украине. Все котлы с обьемным горением (чугунные и стальные) и часть шахтных котлов подразумевают предпочтение к использованию угля. Котлы обьемного горения сконструированны прежде всего под снятие теплового излучения от горения угля, в таких котлах отстутствует футеровка и качественных дожиг печных газов, а во многих моделях конвекционные канали теплопередачи являются простейшими (двухходовыми). Соответственно КПД данных котлов при использовании дров оставляет желать лучшего, но дрова как топливо допустимы к использованию. При выборе таких котлов под дрова в первую очередь необходимо смотреть на обьем камеры сгорания, чем она больше, тем меньше подходов к котлу для дозагрузки.

Дровяные котлы. Их всего 2 типа: вышеуказанные шахтные и пиролизные. Дрова в таких котлах сжигаются качественно благодаря наличию футеровки (поддерживает высокую температуру в топке и обеспечивает качественное разложение древесины на горючие газы) и дожига этих газов. Котлы под дрова в своем большинстве имеют вместительные камеры сгорания. Конструктивно такие котлы сложнее угольных и, соответственно, дороже. Применение каменного угля в них не возможно из-за большого количества шлака, который будет закрывать поток газов через форсунку "пиролизника", или газовое окно шахтного котла.

Комбинированные котлы. Данный термин, как правило, применяется:

  • К котлам любого типа, у которых есть возможность установки горелки под пеллеты для автоматической подачи. Такие котлы являются реально многотопливными, и на отопительном рынке на сегодня их представлено очень много.
  • К шахтным котлам, работающим на дровах и угле.
  • К угольным котлам обьемного горения, что, на наш взгляд, не коректно, поскольку, как указывалось выше, эффективность сжигания дров в таких котлах достаточно посредственная.

4. Тип управления: механическое, электронное, комбинированное.

Механическое управление процессом горения в котлах на твердом топливе осуществляется терморегулятором с рычагом и цепочкой , открывающей или прикрывающей воздушную заслонку котла, в зависимости от достижения заданной на регуляторе температуры. При всех критических отзывах и сомнениях касаемо данных регуляторов Мы все равно утверждаем, что котлы с ними работают достаточно корректно в том числе энергонезависимые дровяные шахтные котлы. А на "всеядных" котлах их используют повсевместно.

Электронное управление подразумевает использование нагнетательного вентилятора поддува (или дымососа), управляющегося котловым контроллером с комплектом температурных датчиков. Такое решение актуально:

  • При использовании каменного угля с высокой карбонной составляющей (например-антрацита), который трудно разжигается. Особенно при использовании в угольных котлах с глубокой топкой, когда вентилятор необходим для продува всего слоя угля.
  • Для постоянной эксплуатации котла в режиме максимальной мощности. В таком режиме котел работает со стабильно высоким КПД. Работа в данном случае должна происходить по старт/стопному принципу, наиболее оптимальному для котла.
  • Для обеспечения многофункциональности ― котловые контроллеры многих производителей имеют возможность отслеживать работу водонагревателя ГВС, работать в паре с внешними термостатами, программировать свою работу в различных часовых интервалах и т п.

Пиролизные котлы,за редким исключением,все энергозависимы, поскольку оборудованны дымососами и контроллерами, а некоторые модели ― электророзжигом.

Недостатком использования электроники является, само собой, энергозависимость. Хотя во многих котлах возможно комбинированное управление (в конструкции присутствует патрубок под терморегулятор и посадочное "гнездо" под вентилятор).

5. Место сжигания топлива: чугунные колосники, стальная водотрубная решетка.

В статье про бытовые твердотопливные котлы "КОЛВИ" мы уже упоминали про преимущества и недостатки каждой конструкции колосников. Классические чугунные колосники со временем деформируются, и, естественно, требуют периодической замены. Однако они имеют преимущество в обеспечении более-менее стабильного температурного режима в топке, выступая катализатором тепла. Для использования дров чугунный колосник ― оптимальный вариант. А для сжигания угля многие производители применяют подвижные колосники , позволяющие подрезание шлака, что, согласитесь, очень удобно.

В свою очередь, водотрубные решетки ― достаточно надежная конструкция, однако вода, проходящая через них, понижает температуру в камере сгорания, что ухудшает качество сжигания дерева. Для угля это не столь критично, но следует учитывать два момента:

а) Фракция угля должна быть такой, которая не будет просыпатся в зольник не сгоревшей,

б) Водотрубная решетка должна быть оборудована приспособлениями для срезания шлака и спекшегося угля, например в виде рычага с зубьями. Кстати, не все производители котлов с водонаполненными решетками обращают на пункт б) внимание.

6. Наличие полезных дополнительных функций

Котлы на твердом топливе помимо приведенных выше могут иметь дополнительные функциональные особенности, благоприятно влияющие на комфорт и безопасность эксплуатации:

  • Система аварийного охлаждения. Многие твердотопливные котлы оборудованы встроенными металлическими змеевиками, через которые проходит вода, охлаждающая котел при аварийном закипании теплоносителя. Однако такой способ охлаждения не всегда действенный, требует наличия дополнительных управляющих устройств. Наконец, существуют альтернативные способы защиты котла и системы отопления от перегрева.
  • Обьемная камера сгорания, позволяющая котлу длительную работу на разовой загрузке топлива.
  • Многоходовая конвекционная часть. Котлы одинакового типа могут имет 2-х, 3-х или более ходовую систему циркуляции дымогазов. Чем их больше, тем лучше теплосьем. Особенно при использовании древесины.
  • Футерованная камера дожига горючих газов. Существуют котлы, формально не попадающие под указанную классификацию (пиролизные, шахтные), однако имеющие футеровку камеры сжигания. Много котлов производится с подачей вторичного воздуха через загрузочные дверцы в верхнюю часть топочного пространства, однако у Нас существуют сомнения относительно эффективности подобной конструкции. Отсутствие футеровки в таком случае приводит к банальному разбавлению газов воздухом без эффекта сжигания и получения тепла.
  • Удобство очистки топки и теплообменных поверхностей от нагара. Наличие в комплекте поставки к котлу приспособлений для такого обслуживания.
  • Наличие у поставщика котла необходимых запасных и комплектующих частей, а так же квалифицированного персонала, обслуживающего, настраивающего и ремонтирующего котлы. На этот пункт советуем обратить особое внимание!!!

Таким образом, Мы перечислили основные, по Нашему мнению, технико-эксплуатационные разновидности твердотопливных котлов, перечислили критерии, по которым можно определить выбор необходимого продукта. Безусловно, видов твердотопливных котлов очень много и для полного их описания необходима статья обьемом с дипломную работу. Но для общего представления, думаем, представленных критериев достаточно.

Представляют отличную альтернативу газовым или электрическим отопительным системам. Благодаря использованию различных видов твердого топлива являются универсальными топливными агрегатами, которые отличаются высокой энергоэффективностью. Чтобы выбрать твердотопливный котел, нужно знать какие есть разновидности, чем отличаются, какими преимуществами и недостатками обладают.

Виды твердотопливных котлов

  • Котлы длительного горения.

Традиционные твердотопливные котлы являются самыми дешевыми в этом сегменте. Работают такие агрегаты на самых различных видах топлива: дровах, торфе и угле. Топливо сгорает в топке, нагревая теплоноситель. Бывают чугунными и стальными, с ручным или автоматическим способом загрузки топлива. Есть также модели с варочными поверхностями. Существенным недостатком таких котлов является необходимость в частой загрузке топлива и невысокая энергоэффективность. Работа на одной закладке дров длится 3-4 ч, на угле - 5-6 ч, максимальный КПД 75-80%.

Пиролизные котлы , которые называются также газогенераторными, отличаются особенностями конструкции и самого процесса сгорания топлива. Горение происходит в двух камерах: в первой горят дрова, выделяющие в процессе пиролиза газ, который поднимается в верхнюю камеру и там догорает. Для такого способа горения нужен недостаток кислорода при высоких температурах, в таком случае происходит разложение топлива на древесный газ и твердый остаток. При смешивании пиролизного газа с кислородом запускается длительный процесс горения. Это увеличивает длительность работы котла в несколько раз и позволяет автоматически контролировать сам процесс. Время горения одной закладки дров 6-18 ч, а КПД достигает 92%.

Уверенно лидируют среди современных отопительных систем. Главным достоинством таких котлов является процесс верхнего горения. В камеру сгорания загружается топливо, сверху осуществляется подача воздуха, и осуществляется поджиг. Топливо начинает гореть. Форсунка движется сверху вниз, постепенно поджигая все слои топлива. Благодаря этому, горение длится намного дольше, а топливо сгорает полностью. Сама система автоматизирована, что значительно облегчает эксплуатацию данного оборудования. Работа на одной загрузке дров увеличивается до 12-36 ч, а на угле от 2 до 5 суток.

Если рассматривать классификацию твердотопливных котлов по способу сгорания топлива и удаления дымовых газов, то их делят следующим образом:

В первом случае контроль процесса горения осуществляется с помощью тягового термостатического регулятора без принудительной подачи воздуха, а удаление продуктов горения происходит за счет тяги в дымоходе. Такие котлы имеют открытую камеру горения. Они затягивают воздух прямо из помещения, где находятся. Естественная тяга образуется из-за падения давления в самом дымоходе. Разница давлений позволяет перемещаться потокам горячего и холодного воздуха. Для этого должна быть хорошая вентиляция в помещении котельной, дымоход иметь длину не менее 5 м. Котлы с естественной тягой имеют целый ряд очевидных преимуществ: простота конструкции, дешевизна и энергонезависимость. К недостаткам можно отнести сложность контроля и обеспечения корректной работы таких устройств.

Во втором случае используются котлы с закрытой камерой сгорания. В таких устройствах забор воздуха снаружи происходит принудительно, с помощью встроенных вентиляторов. Управляя работой такого вентилятора, можно контролировать и изменять работу самого котла. Существуют и специальные устройства, так называемые дымососы, которые выводят дымные газы. Они могут устанавливаться, как в помещении, так снаружи. Недостатком является большое количество потребляемой электроэнергии. Если котел небольшой мощности, то для принудительной вентиляции вполне достаточно дутьевого вентилятора. Такие модели котлов не требуют установки дымохода большой длины, а его диаметр может быть меньше, чем у котлов с естественной вентиляцией.

Различают твердотопливные котлы и по типу теплообменника , их разделяют на:

  • стальные;
  • чугунные.

Стальные котлы изготавливают из стали высокого качества мало подверженной коррозии. Толщина пластин должна быть не менее 4 мм. В таких котлах может применяться любой способ горения: верхний или нижний. Для увеличения эффективности в качестве теплозащиты применяют высокотемпературную минеральную вату, которую размещают между обшивкой и теплообменником. Котлы из стали имеют много положительных качеств, к ним можно отнести:

  • Ударопрочность;
  • Стойкость к температурным колебаниям и перепадам давления;
  • Надежность при эксплуатации;
  • Разнообразие конструктивных решений;
  • Простота очистки теплообменника;
  • Возможность автоматизации и усовершенствований;
  • Приемлемая цена.

Недостатком стальных котлов является:

  • Подверженность коррозии;
  • Прогорание;
  • Небольшой срок службы относительно чугунных моделей.

Чугунные твердотопливные котлы изготавливают из высокопрочного сплава железа и углерода с добавлением множества других компонентов. Состоят они из отдельных секций соединенных между собой с помощью специальной резьбы и герметика. От их количества зависит мощность самого оборудования. Если какая-либо часть выходит из строя, ее заменяют. К достоинствам чугунных котлов можно отнести:

  • Длительный срок службы;
  • Стойкость к коррозии;
  • Ремонтопригодность;
  • Одинаковая мощность при меньших габаритах;
  • Возможность сжигать любой вид топлива.
  • Низкая устойчивость к перепадам температур;
  • Восприимчивость к механическим воздействиям.

Выбирая тип твердотопливного котла, следует обратить внимание на вид топлива, который в нем применяется. Современные модели могут работать на разных видах энергоносителей. Это могут быть обычные дрова, щепа или опилки, торфяные брикеты или уголь различных видов и сортности. Особой популярностью пользуются , которые отличаются высокой производительностью и экологичностью.

Комплект такого оборудования состоит из следующих конструктивных элементов: бункера, автотранспортера и горелки. С помощью транспортера пеллеты подаются в горелку, затем поджигаются, и котел начинает функционировать в автоматическом режиме. От объема бункера зависит продолжительность его работы, которая может достигать нескольких месяцев. Ни один из твердотопливных котлов не может работать так долго без обслуживания. Процесс горения в таких котлах происходит под воздействием высокого давления. Воздух нагнетается принудительно, и гранулы сжигаются практически полностью. Благодаря использованию шнековой передачи, пеллеты загружаются в бункер постепенно. Как только прекращается подача топлива, котел затухает. Котлы на пеллетах различаются по типу горелок. Горелочные устройства бывают ретортными и факельными. Оба типа горелок работают автоматически и обеспечивают надежную и бесперебойную работу оборудования.

К плюсам пеллетных котлов можно отнести:

  • Высокий уровень теплоотдачи (КПД до 92%);
  • Экологичность (минимум вредных веществ выбрасывается в атмосферу);
  • Высокая степень автоматизации;
  • Продолжительное время горения энергоносителя;
  • Возможность модернизации (дополнительные терморегуляторы);
  • Удаленное управление (модуль GSM).

Особого упоминания заслуживают традиционные твердотопливные . Такие теплогенераторы практичны, не слишком требовательны в обслуживании, могут работать на разных видах топлива, отличаются высокой надежностью и функциональностью. Такие агрегаты могут модернизироваться и оснащаться автоматическими системами контроля и подачи топлива. Приемлемая цена также является большим плюсом в пользу покупки такого оборудования. Главным недостатком является маленькая загрузочная камера, а, следовательно, малая длительность горения одной закладки дров (3-4 ч).

Твердотопливные имеют наиболее высокие показатели теплоотдачи, что является огромным преимуществом по сравнению с их аналогами на других видах топлива. Двухконтурные модели могут отапливать дом и нагревать воду для использования на кухне или ванной комнате. Существуют котлы смешанного типа, которые могут работать, как на угле, так и на других видах твердого топлива. Многие современные агрегаты имеют автоматическое управление, оснащены целой системой датчиков, которые контролируют процесс горения. Котлы длительного горения достигают максимальной производительности, если работают на угле.

И используют самое дешевое и доступное топливо, которое является отходами деревообработки. Существует возможность автоматизации работы данного оборудования, в некоторых случаях топливо можно загружать только один раз в год. Удобно устанавливать вблизи и на самих деревообрабатывающих предприятиях для организации безотходного производства. В индивидуальном доме котлы такого типа также позволяют достичь высокой эффективности и сэкономить на энергоносителе. Такие котлы в основном работают в автоматическом режиме, однако имеют различные конструкции топок. Применяются слоевые топки снабженные обычными стационарными колосниковыми решетками и оборудованные движущимися колосниками. Есть варианты котлов с вихревыми топками, которые регулируются воздушным поддувом, с разными режимами подачи топлива.

Работают на биотопливе в виде прессованных отходов самых разных форм и содержания. Это может быть прессованная шелуха подсолнечника, гречихи, измельченные опилки, щепки и угольная пыль. В виде кирпичиков, цилиндров или неправильного многогранника. Твердотопливный котел может работать только на брикетированном топливе или быть универсальным. Такой вид энергоносителя удобен в использовании и при транспортировке, является экологичным и простым в применении. При сгорании не выделяются вредные вещества, в том числе и сера, количество золы не более 10% от общего объема сгоревшего сырья, не содержит вредных примесей и может использоваться, как удобрение. КПД котлов на брикетах достигает 90%.


Конструкции твердотопливных котлов отличаются для разных типов котлов. Просто и понятно устроен котел прямого горения. Он состоит из следующих конструктивных элементов: корпус, камера сгорания, теплообменник, дымоход, зольник, поддув воздуха.

  • Для корпуса используется жаропрочная сталь, толщина листа которой не менее 4-5 мм.;
  • Теплообменник может быть изготовлен из чугуна или из стали;
  • Камера сгорания продолжается камерой отвода дымных газов;
  • Теплообменник выполняет функцию приема и подогрева остывшего теплоносителя.

Рассмотрим подробней, как работает твердотопливный котел .

  • В камеру сгорания загружается топливо и поджигается;
  • Во время сжигания топлива образуются дымовые газы, которые поднимаются вверх, а затем отводятся через дымоход;
  • Теплообменник нагревается от горячего воздуха, и греет воду;
  • Вода после нагрева попадает в отопительную систему, а после остывания возвращается обратно.

Схема твердотопливного котла выглядит следующим образом:

  • В нижней части котла расположен зольник и поддувало;
  • Над зольником установлена колосниковая решетка;
  • Над топкой расположен теплообменник.

Такой котел вполне можно собрать самостоятельно, воспользовавшись схемами и чертежами, которых вполне достаточно в открытом доступе. Но стоит ли тратить время и силы, если есть отличные варианты твердотопливных котлов, которые удовлетворят даже самого требовательного покупателя. Известные производители гарантируют качество своих изделий и длительный срок эксплуатации. Но главным аспектом всегда была и остается безопасность, это необходимо учитывать при сборке такого агрегата собственными силами.

Теперь, когда известно практически все о твердотопливных котлах, можно приступить к расчетам необходимой мощности для обогрева помещений. Исходя из этих расчетов, уже принимать окончательное решение, какой твердотопливный котел выбрать для дома.

Для этого следует иметь следующие исходные данные: площадь постройки, высота перекрытий. Необходимо также учесть потери тепла за счет дверных и оконных проемов, толщину стен и материал, из которого построен сам дом, климатические условия и среднюю температуру в холодное время года. Лучше, если такими подсчетами займется специалист, но и самостоятельно сделать приблизительный расчет мощности котла будет не очень сложно.

Считается, что для отопления дома с хорошей теплоизоляцией, общая площадь которого составляет 100 м², необходимая мощность оборудования должна составить 10 кВт. Но не следует забывать о запасе мощности в 1-2 кВт. А если в системе используется бойлерная мощность, то расчетное значение увеличивается вдвое, так как приходится расходовать энергию на обогрев помещения и на нагрев самой емкости.

Сравнивая разных видов, нужно учитывать и такой критерий, как механизм загрузки топлива. Загрузка бывает автоматической и ручной. Котлы, с автоматической загрузкой топлива, оборудуются специальным бункером, в котором и хранится достаточно большой объем топлива. Автоматика обеспечивает максимальный комфорт и минимум усилий. Одной загрузки в такую емкость вполне хватает на несколько суток, что очень удобно при непрерывной эксплуатации такого оборудования.

Размеры бункера зависят от свободной площади в котельной, возможностей и желания хозяев. Чем больше емкость, тем меньше загрузок. Для загрузки топлива используется либо шнековая, либо поршневая подача. Оба вида удобны и позволяют надолго обеспечить стабильную работу отопительной системы.

Котлы с ручной загрузкой намного дешевле, но требуют постоянного внимания и контроля количества топлива. При покупке котла необходимо учесть, есть ли в котельной доступ к электрической сети. Если нет, тогда следует остановить свой выбор на энергонезависимой модели с ручной загрузкой топлива.

В тех случаях, когда питание в сети нестабильно, случаются частые скачки и отключение электроэнергии, необходимо использовать стабилизатор напряжения или источник бесперебойного питания. Это поможет сохранить дорогостоящее оборудование и обеспечить его эффективную работу на долгие годы.

Еще одним важным критерием выбора твердотопливного котла считается безопасность такого оборудования. Главной функцией, на которую следует обратить внимание при покупке теплогенератора, наличие сигнализации и автоматического отключения при возникновении аварийной ситуации. Благодаря экстренному отключению, можно не беспокоиться о перегреве котла или разрыве труб.

Большое значение имеет также стоимость такой установки. На рынке представлены самых разных ценовых категорий. Каждый покупатель может выбрать оптимальный вариант. Однако следует помнить, что не всегда экономия оправдана. Покупая дешевый продукт от неизвестного производителя, можно потерять значительно больше. Известный бренд гарантирует качество продукции, его полную комплектацию и наличие всех сопровождающих документов. В случае поломки оборудования, можно обратиться к производителю или официальным представителям на месте, чтобы провести замену или гарантийный ремонт.