Виды, устройство и характеристики твердотопливных котлов.
Возможно ли комфортное и экономичное отопление твердотопливным котлом? Из-за массового предпочтения потребителями газовых котлов, твердотопливные пока используются достаточно редко, и этот вопрос часто остается без ответа. Но все меняется, и цены на газ в том числе.
Есть ряд особенностей, которые отличают твердотопливные котлы от более привычных для пользователей и инсталляторов – газовых и электрических. Если учесть эти особенности еще на этапе выбора и установки котла, мы получим действительно автономное и комфортное отопление, а также горячее водоснабжение, мало зависящее от внешних экономических, политических и прочих невзгод.
Твердотопливные котлы – хорошая альтернатива газовым котлам. Благодаря использованию твердотопливных котлов можно значительно сократить расходы на отопление и горячую воду.
А современные котлы на пеллетах почти не уступают газовым котлам в удобстве и комфорте использования. Использование твердотопливного котла как основного и единственного источника тепла и горячей воды имеет свои нюансы, о которых потребитель зачастую не знает. Поэтому в этом вопросе нужно получить максимум информации до принятия решения об его установке. Процессы сгорания топлива с выделением тепла в газовом и твердотопливном котлах сильно отличаются.
Без учета этих нюансов можно получить прибор, который будет наносить владельцу больше вреда, чем пользы. А хороший продавец, услышав слова покупателя о желании приобрести твердотопливный котел, должен не радоваться возможному заработку, а детально расспросить покупателя о его пожеланиях касательно использования такого котла в будущем и рассказать обо всех технических нюансах, которые должны быть учтены при инсталляции и эксплуатации котла.
Некоторые покупатели откажутся, но другие, учтя все требования к монтажу и эксплуатации, останутся довольны своей покупкой и со временем сообщат об этом другим.
Сегодня самый распространенный вариант применения твердотопливного котла – как резервного для поддержания или полноценного функционирования системы отопления на случай пропадания газа или критического падения его давления.
Как основной источник тепла твердотопливный котел ранее использовался редко, но теперь он становится все более популярным – ввиду высокой цены подключения дома к газопроводу, а также распространения частного строительства в местах с неразвитой инфраструктурой.
Классические и пиролизные твердотопливные котлы
Начнем с того, что на рынке есть классические («обычные») твердотопливные котлы и пиролизные (или газогенераторные котлы). В «обычном» котле идет «обычный» процесс сгорания топлива с выделением тепла. В пиролизном котле загруженное топливо при высокой температуре выделяет горючий газ, который затем подается в камеру сгорания и там сжигается. Такой процесс выделения горючего газа при высокой температуре и отсутствии доступа кислорода называется пиролизом или газификацией.
Пиролизные котлы
Такие котлы более совершенны – имеют высокий КПД, обеспечивают почти полное сгорание топлива, широкий диапазон изменения мощности, имеют более низкие требования к дымоходу, т. к. оснащены нагнетающим вентилятором. Но они значительно дороже, более требовательны к влажности топлива (максимум 20%) и к температуре котловой воды. У многих потенциальных владельцев твердотопливных котлов просто нет возможности держать большой запас высушенных в течение 12 месяцев дров для пиролизного котла. Поэтому им такие котлы рекомендовать не следует. Недобросовестные продавцы пиролизных котлов иногда умалчивают о жестком требовании к влажности сжигаемого в них топлива.
Чугунные и стальные котлы
Твердотопливные котлы можно также разделить на чугунные и стальные. Котлы с чугунными теплообменниками менее восприимчивы к качеству (жесткости) воды, но очень требовательны к температуре подпиточной воды.
Внимание! Если в обратную линию горячей системы отопления подать для подпитки холодную воду – теплообменник разрушится от температурного перепада. Поэтому подпитывать систему отопления нужно в подающую линию теплой водой.
Чугунные теплообменники значительно массивнее стальных. Это повышает и без того высокую инерционность системы отопления, т. е. от момента, когда вы загрузили дрова до момента, когда в доме станет тепло, пройдет больше времени. Чугунные теплообменники можно реже чистить – их КПД, даже вследствие появления нагара в процессе эксплуатации, снижается меньше. Если есть котельщик, который обслуживает котельную, – стальные котлы комфортнее для потребителя (вследствие более низкой инерционности). Если потребителю приходится обслуживать свой котел самостоятельно, – то чугунный котел предпочтительнее. В целом срок эксплуатации чугунного котла выше из-за более высокой коррозионной стойкости чугуна в сравнении с обычной котловой сталью. Чугунные котлы дороже и менее требовательны к условиям эксплуатации и сервису.
Энергонезависимые и энергозависимые котлы
Энергозависимые котлы – обычно это котлы, которые имеют электрическую панель управления и вентилятор, нагнетающий воздух в камеру сгорания. Как правило, – это пиролизные стальные и чугунные котлы, реже – не пиролизные стальные со встроенным вентилятором (обычно работает как нагнетатель). Энергонезависимые котлы могут работать без электроэнергии в системах отопления с естественной циркуляцией. Однако комфорт и экономичность системы с естественной циркуляцией сильно уступают системе отопления с принудительной циркуляцией.
Минусы таких колов
Нередко оказывается, что многие покупатели твердотопливного котла просто не готовы мириться с некоторыми неудобствами эксплуатации такого теплогенератора, а именно:
его нужно часто загружать топливом – даже неплохой дровяной котел для непрерывной работы требует от 2 до 6 загрузок топлива в сутки (не считая несколько достаточно дорогих и габаритных моделей с очень большим загрузочным бункером);
при загрузке топлива в помещение иногда попадает немного дыма, особенно у котлов с верхней загрузкой;
требует поддержания постоянно высокой температуры котловой воды (в противном случае процесс сгорания идет с выделением большого количества смолы и образуется нагар внутри топки);
иногда требует трудоемкого и длительного прогрева при холодном запуске (медленный прогрев всей системы отопления, нагрев старого кирпичного дымохода и т. д.);
требует частого обслуживания, например, выноса остатков топлива, очистки камеры сгорания от смол, дегтя и т. п. (очистка иногда требуется 3-4 раза в месяц и производится на теплом котле);
нуждается в дымоходе с хорошей тягой – при недостаточной тяге твердое топливо будет плохо разгораться, плохо гореть и котел может потерять больше половины мощности;
не может сразу же выйти на максимальную мощность после полной загрузки топливом;
не может быстро прекратить вырабатывать тепло, когда оно уже не нужно.
К сожалению, покупая твердотопливный котел, будущий владелец не всегда бывает проинформирован об этих особенностях, которые при их игнорировании могут превратиться в большие неудобства.
Плюсы твердотопливных котлов
Часто покупатель узнает только о положительных сторонах твердотопливных котлов. А их немало:
- высокая экологичность и дружественность по отношению к окружающей среде;
доступность и распространенность топлива;
возможность менять время работы и мощность котла путем загрузки топлива разных фракций/размеров (чем меньше размеры, тем больше мощность и меньше время сгорания топлива);
высокая безопасность (при соблюдении рекомендаций по монтажу и эксплуатации) – нет большого электропотребления и взрывоопасного топлива, следовательно, опасность взрыва и перегрузки электросети отсутствует,
а пожара – минимальна.
Инерционность и защита таких котлов от перегрева
Главная особенность функционирования твердотопливного(дровяного, угольного) котла – высокая инерционность процесса сжигания топлива и невозможность полной ее остановки до момента окончания топлива в камере сгорания. Система отопления может быть уже нагрета или перегрета, а котел продолжает вырабатывать тепло, т. к. сгорание дров или угля остановить нельзя, можно только несколько уменьшить его интенсивность. Следовательно, систему отопления нужно защищать от возможного перегрева – теплоноситель на выходе из котла может нагреваться до +100-110°С. Пластиковые и металлопластиковые трубы системы отопления такой температуры не выдержат, и вся система отопления придет в негодность.
Внимание! Для зашиты системы отопления используются охлаждающие теплообменники и переключающие клапаны, а трубопроводы возле котла (обвязка) делаются из термостойкого материала (сталь, медь).
Охлаждающий теплообменник
Для защиты от перегрева системы отопления чаще всего используют охлаждающий теплообменник. Он может быть встроен в котел или установлен между выходом котла и системой отопления. К охлаждающему теплообменнику через термоклапан, настроенный обычно на +95°С, подается холодная вода (обычно из водопровода). Если котел нагревается до предельной температуры, то термоклапан открывается, и холодная вода, протекая через охлаждающий теплообменник, который омывается перегретым теплоносителем, охлаждает его до безопасной температуры. И так до тех пор, пока котел не охладится ниже предельно допустимой температуры.
Недостаток такого варианта охлаждения – требуется постоянный запас холодной воды. В случае пропадания воды в водопроводе во время
перегрева котел может не охладиться и повредить систему отопления. Иногда специально для охлаждающего теплообменника выше котла (например, в чердачном помещении) ставят резервуар с холодной водой, которая всегда в требуемый момент сможет охладить перегретый котел.
Переключающий клапан котла
Также для защиты системы отопления от перегрева используют переключающий (отключающий клапан), который при перегреве котла блокирует подачу перегретого теплоносителя в систему (он сливается в канализацию), и подает в нее холодную воду из водопровода. В этом случае холодная вода должна быть под достаточно высоким давлением, чтобы передавить пружину клапана и попасть в подающую отопительную линию. Такой вариант зашиты прост в реализации, но кроме жесткого требования к минимальному давлению холодной воды, имеет и другие серьезные недостатки -давление воды не должно быть высоким, вода не должна быть жесткой (иначе при попадании жесткой воды в систему отопления котел и другие элементы будут покрываться изнутри слоем накипи). Подобные варианты защиты системы от перегрева не обеспечивают 100% гарантии защиты.
А в случае перегрева сбрасывают перегретый теплоноситель в канализацию, тем самым ухудшая экономичность работы системы отопления в целом. Установка большого бака-аккумулятора устраняет вышеперечисленные недостатки и позволяет отказаться от дополнительного клапана.
Буферная емкость в котле
Самым лучшим вариантом использования твердотопливного котла является совместное применение котла и большого теплоизолированного бака с водой, включаемого между котлом и системой отопления. Такой бак обычно называют буфером (буферной емкостью) или аккумулятором тепла. Он выполняет несколько функций:
аккумулирует тепло от теплогенератора и отдает его по мере необходимости в систему отопления (естественно, при наличии соответствующей автоматики);
защищает систему отопления от перегрева котла, т. к. поглощает весь перегретый теплоноситель, смешивая его с большим запасом теплой воды;
позволяет легко увязать различные теплогенераторы (твердотопливный котел, газовый котел, электрокотел и т. д.) в единую систему, согласовав их с системой отопления;
улучшает температурный режим работы котла, увеличивая его эксплуатационный КПД и уменьшая расход топлива;
увеличивает эксплуатационный комфорт, уменьшая периодичность загрузки топлива и обеспечивая отапливаемые помещения относительно стабильной температурой теплоносителя;
при наличии встроенного бака горячей воды обеспечивает потребителей горячей водой (т. к. температура горячей воды в баке может превышать +85°С, то на выходе из бака обязательно нужно устанавливать термостатический защитный клапан).
Есть различные методики расчета рекомендуемого объема, но практика показывает, что его объем должен быть не менее 25 на 1 кВт мощности твердотопливного котла. Чем мощнее котел, тем больше объем буфера. Чем меньше система отопления при неизменной мощности котла, тем больше объем буфера (т. к. система отопления может поглотить меньше тепла и его избыток будет больше).
При наличии достаточного места и финансов можно подобрать такую мощность котла и объем буфера, что дом можно будет отопить от одной загрузки топлива в сутки (разумеется, котел будет с 2-3-кратным запасом мощности и буфер с объемом, способным поглотить все выработанное котлом тепло). Также в буфер можно поставить электрический ТЭН мощностью 2-10 кВт, который защитит систему от замерзания в случае остановки котла. А установка температурозависимой автоматики (управляемой температурой в помещении или на улице), регулирующей подачу тепла из буфера в систему отопления, позволит экономично и комфортно регулировать температуру во всех отапливаемых помещениях.
Сдерживает широкое применение такого варианта инсталляции высокая стоимость данного решения – цена сделанного в промышленных условиях бака-аккумулятора с хорошей теплоизоляцией сравнима с ценой самого котла. Как правило, квалификации продавца просто не хватает, чтобы убедить покупателя в целесообразности применения более дорогой, но технически грамотной, надежной и комфортной системы отопления с твердотопливным котлом.
Внимание! Система с применением буфера позволяет автоматизировать распределение тепла по различным отопительным контурам в зависимости от температуры воздуха снаружи или внутри помещения и сделать функционирование системы отопления по-настоящему комфортной.
Если твердотопливный котел – основной источник тепла, то установка буфера является желательной и оправданной. Если будет использоваться несколько теплогенераторов одновременно, то установка буфера обязательна. Это наилучший способ согласовать между собой теплогенераторы разного типа с разными температурными характеристиками (газовый низкотемпературный или конденсационный котел, электрический котел, твердотопливный котел).
Дымоход
Для корректной работы твердотопливного котла очень важно правильно установить дымоход – именно под ваш конкретный котел. Общие рекомендации – он должен быть сделан из термостойких материалов (минимум +500°С), устойчивых к коррозии. Дымоход должен быть хорошо теплоизолирован и иметь минимальную высоту 4 м и минимальный диаметр 180 мм. В то же время дымоход не должен быть очень большим (по ширине и высоте), т. к. это может привести к появлению эффекта «воздушной пробки», когда холодный воздух в верхней части дымохода мешает выходу дымовых газов.
Нужно также соблюдать минимально возможное расстояние при подсоединении к вертикальному каналу. И самое главное – следовать рекомендациям производителя и учитывать украинские строительные нормы.
В процессе эксплуатации нужно следить за дымоходом, т. к. при сгорании твердого топлива выделяется много сажи (особенно при использовании недостаточно сухого топлива), и дымоход время от времени нужно чистить. Для этого на этапе строительства или реконструкции необходимо предусмотреть ревизионные отверстия в дымоходе. Котлы со встроенным вентилятором менее требовательны к характеристикам дымохода и лучше работают в разных режимах и в разное время года (в сравнении с энергонезависимыми котлами), когда сила естественной тяги может уменьшиться. Например, при разогреве высокого холодного дымохода начальная тяга будет очень низкой, и котел
без вентилятора будет разогреваться значительно дольше, чем котел с вентилятором. Некоторые модели котлов выпускаются как с вентилятором, так и без него.
Мощность котла зависит от вида топлива
Большинство твердотопливных котлов могут работать на нескольких видах топлива – буром угле, антраците, коксе, дровах, топливных брикетах, щепе и т. д. Калорийность разных видов топлива существенно отличается, поэтому мощность котла и время работы от одной загрузки на разных видах топлива будет разной. Покупатель, приобретая котел, часто думает, что мощность котла будет одинаковой, независимо от вида сжигаемого топлива. В действительности же падение мощности при сжигании менее калорийного топлива может достигать 25-30% (при соблюдении допустимой влажности топлива). При работе на топливе влажностью 30-40% потеря мощности будет еще больше, а нагар в камере сгорания необходимо будет чистить раз в 3-4 дня.
Внимание! В рекламных буклетах часто указывается максимальная мощность котла. При подборе обязательно нужно учитывать, что при использовании менее калорийного вида топлива его мощность может быть значительно ниже указанной.
Часто придется чистить котел и при периодическом использовании – после нескольких разогревов из полностью холодного состояния (если система отопления с большим количеством воды) котел желательно почистить, т. к. толстый слой смолы на внутренних поверхностях уменьшит его КПД. Существуют также котлы на пеллетах или древесной щепе с системой автоматической загрузки, но ввиду довольно высокой цены и отсутствия развитого внутреннего рынка пеллет пока что таких котлов продается мало. Такие котлы могут автоматически разжигаться и останавливаться, имеют очень широкий диапазон изменения мощности и лишены большинства недостатков обычных твердотопливных котлов с ручной загрузкой. Есть и достаточно интересные для нашего рынка автоматизированные пеллетные котлы с возможностью работы в ручном режиме. Такой котел, как правило, работает в автоматическом режиме загрузки пеллет (забирая их из пристроенного бункера), а при их отсутствии может быть запущен вручную за счет ручной загрузки топки дровами, щепой или брикетами. В ручном режиме КПД такого котла будет ниже.
Кстати о дровах:
Если в вашем дачном хозяйстве дрова «ест» не только баня, но и пара-тройка каминов или печей, расположенных в различных помещениях или даже постройках, то одной, даже немаленькой поленницей проблему отопления, увы, не решить. А это значит, что топором придется махать не один час и даже не один день.
Конечно, можно приобрести и заранее наколотые дрова, но есть и замечательная альтернатива – дровокол.
Этот, несуразный на первый взгляд, агрегат отличается работящим «характером» и высокой производительностью. Принцип его работы достаточно прост: чурбан располагается в желобе и по нему ударяет специальный поршень.
Если он имеет крестообразную форму – полено раскалывается на 4 части, если звездообразную – на 5 и больше. Подобные модели бывают как электрическими, так и бензиновыми, с горизонтальным или вертикальным расположением.
Сила удара по чурбанам составляет от пяти до восьми тонн а например, дровокол «Днепрокор» 550 расколет бревна, размер которыхдостигает 63,5 см
Выводы
Твердотопливный котел можно использовать как единственный источник тепла, но нужно учесть особенности его работы (частые загрузки топлива) – установить бак-аккумулятор тепла и резервный ТЭН или электрокотел, который не даст полностью охладиться системе в случае задержки с очередной загрузкой топлива.
Для работы циркуляционных насосов важно обеспечить бесперебойное энергоснабжение во избежание перегрева котла при пропадании электричества.
Твердотопливный котел можно использовать как резервный источник тепла, но нужно защитить систему отопления от возможного перегрева. На твердотопливный котел нужно установить отдельный циркуляционный насос и мембранный расширительный бак.
Как и любой другой отопительный прибор, при неправильных монтаже и эксплуатации твердотопливный котел представляет из себя потенциальный источник опасности. Поэтому, для его установки нужно обращаться к специалистам, имеющим соответствующие квалификацию и опыт.
Дымоход должен быть спроектирован и выполнен с учетом параметров и требований по установке конкретного твердотопливного котла.
Как основной источник тепла твердотопливный котел ранее использовался редко. Но теперь он становится все более популярным ввиду высокой цены подключения дома к газопроводу и распространения частного строительства в местах с неразвитой инфраструктурой
Чугунный твердотопливный котел более долговечен, чем стальной. Кроме того, при повреждении теплообменника вышедшую из строя секцию можно заменить на новую
Передняя секция теплообменника котла имеет приподнятое верхнее ребро, что увеличивает окно для загрузки дров
Сложная форма секционного чугунного теплообменника значительно затрудняет его очистку. При использовании качественного и сухого топлива, очистку теплообменника нужно будет производить гораздо реже.
Стальной твердотопливный котел, хотя и является наиболее простым и доступным по сравнению с чугунным, требует более частой чистки. Обвязка такого котла также обойдется несколько дороже. В ней необходимо предусмотреть монтаж специального смесительного клапана для поддержания в котле высокой температуры
Обвязать котел можно как стальными, так и медными трубами. Последние – предпочтительнее, так как они долговечны и более просты в монтаже (но поят дороже).
Отверстие вторичного (дополнительного) воздуха на боковой стенке стального котла обеспечивает еще один способ регулировки мощности котла.
Встроенный охлаждающий теплообменник защищает систему отопления от перегрева (подключается к водопроводу через специальный термостатический клапан) в отличие от котлов, не имеющих встроенного охлаждающего теплообменника, его можно приобрести отдельно и подключить к системе.
Буфер значительно повышает экономичность работы котла и комфорт всей системы отопления. Да и загружать котел топливом придется гораздо реже.
Устанавливая современный твердотопливный котел, необходимо подобрать к нему соответствующий дымоход, устойчивый к действию кислот. Необходимо также проверить у производителя котла возможность подсоединения к обычному дымоходу с кислотостойким вкладышем.
Современные пеллетные котлы, благодаря наличию бункера и автоматической подаче пеллет в камеру сгорания, очень комфортны в использовании и позволяют загружать топливо один раз в несколько дней, а вследствие крайне малого количества образовывающегося пепла можно убирать его не чаще, чем несколько раз в год.
ЕСЛИ ВЫ ВЫБИРАЕТЕ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ
Ответьте прежде на несколько вопросов – тогда продавцу легче будет подобрать именно то, что вам нужно, а вы поймете, оправдано ли применение твердотопливного котла в вашем случае.
Какая мощность котла вам нужна (зависит от отапливаемой площади, степени теплоизоляции помещения, типа отопительных приборов, температуры теплоносителя, температуры в отапливаемом помещении и т. д.)? Лучше, если расчет мощности проведет для вас специалист (с учетом строительных особенностей вашего дома).
Как часто вы будете пользоваться котлом – постоянно, часто, изредка, очень редко (только как резервным)? Чем чаще будет использоваться котел, тем важнее его надежность, долговечность и экономичность. Не последнюю роль играет и частота загрузки – чем она меньше, тем комфортнее пользоваться котлом. При постоянной работе котел нужно подключать к системе отопления через промежуточный бак-аккумулятор (буфер). Чем выше КПД котла, тем меньше образуется золы – пиролизный котел нужно чистить в несколько раз реже, чем обычный.
Учитывайте и этот фактор.
Каким топливом вы будете топить котел? Универсальный котел обычно дает самую высокую мощность на антраците или коксе (часто именно это значение указывается в паспорте котла), на буром угле она ниже приблизительно на 10% и еще на 10% ниже -на дровах. Крупные дрова горят дольше, но количество выделяемого при этом тепла – ниже, мощность на дубовых дровах ниже, чем на сосновых, но горят они значительно дольше и т. д. Если нет возможности заготовить и хранить сухие дрова, то пиролизный котел лучше не использовать.
Твердотопливный котел – единственный или дополнительный (резервный) источник тепла? Если не единственный, то важно корректно согласовать его с другими теплогенераторами и системой отопления. Обычно у теплогенераторов разного типа – разные температурные графики, поэтому их нельзя просто включить параллельно (если предполагается их одновременная работа). Лучше всего это сделать через буфер достаточного объема. 5. Если у вас имеется дымоход с нестабильной тягой, очень большой или наоборот, недостаточной высоты, то лучше устанавливать котел со встроенным вентилятором. Он будет более стабильно работать и намного быстрее прогревать систему отопления. Если вы готовы платить за свой комфорт, то стоит присмотреться к котлам с автоматической загрузкой. Такие котлы работают на древесных пеллетах (гранулах). Наличие большого резервуара для пеллет и система автоматической загрузки позволяет обеспечить время работы котла от одной загрузки топливом от нескольких дней до нескольких месяцев. Функция автоматического розжига (есть у большинства пеллетных котлов) позволяет оставлять такой котел без присмотра на длительное время. Отпадает необходимость и в промежуточном буферном баке.
На что обратить внимание?
Слишком низкое давление в замкнутой системе может означать утечку воды в результате негерметичности
Для удаления воздуха из системы предназначены специальные автоматические воздушные клапаны. Следует проверить, не протекают ли они и появляется ли вода сразу после нажатия клапана поплавкового механизма. Если нет, значит, клапаны не выполняют своей функции. Нажмите клапан поплавкового механизма несколько раз – возможно, это устранит блокирующие его загрязнения
Чтобы удалить воздух из радиатора, оснащенного воздушным краном, необходимо осторожно открутить его специальным ключом или отверткой, а когда появится вода, быстро закрутить
Начало отопительного сезона – подходящий момент для очистки фильтров, предохраняющих циркуляционные насосы
Даже если нам кажется, что дымоход чист, раз в год будет нелишним проверить его состояние самостоятельно или лучше вызвать специалиста
Воздух из радиаторов без воздушных кранов удаляется путем откручивания вентиля на входе радиатора. Не следует делать это поспешно, потому что старые вентили могут треснуть
Следует проверить давление в диафрагменном расширительном бачке: если оно низкое, следует подкачать воздух с помощью автомобильного насоса или компрессора
