Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

0 0

Какими бывают котлы на твердом топливе для водяного отопления? В чем их преимущества перед изделиями, использующими другие виды топлива? Есть ли у них серьезные недостатки? Как правильно подключить котел к контуру отопления? Давайте попробуем найти ответы.

Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

Наш сегодняшний герой.

Устройство

Современные твердотопливные водяные котлы представляют собой стальную или чугунную топку с водяной рубашкой-теплообменником, подключенной к системе отопления. После растопки начинается нагрев теплоносителя и конвекционные процессы в нем: теплая вода поднимается в верхнюю часть рубашки и далее – вверх отопительного контура; холодная, соответственно, опускается вниз.

При небольшой протяженности розлива и его правильном конфигурировании разницы в плотности между теплой и холодной водой вполне достаточно для того, чтобы обеспечить стабильную циркуляцию через отопительные приборы. Чаще, однако, для увеличения скорости циркуляции и выравнивания температур радиаторов используются циркуляционные насосы для систем отопления.

Практически все современные изделия, в том числе твердотопливные котлы российского производства, оснащены простейшей автоматикой – термостатом, прикрывающим поддувало при перегреве теплоносителя. Тем самым ограничивается доступ кислорода в топку и снижается тепловая мощность системы.

Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

Термостатическая головка прикрывает поддувало при перегреве теплоносителя или воздуха.

Однако: в котлах традиционной конструкции при этом падает и КПД.
Горение при недостатке кислорода повышает концентрацию продуктов неполного сгорания: топливо в буквальном смысле слова вылетает в трубу.

Что твердотопливные водогрейные котлы могут использовать в качестве топлива?

  • Дрова.
  • Уголь.
  • Пеллеты (прессованные из отходов деревообработки гранулы).
  • Торфяные брикеты.

Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

Виды твердого топлива.

На практике они часто совмещают две функции – отапливают дом и позволяют избавляться от горючего мусора.

Сравнение с альтернативами

Как функциональность и экономичность обсуждаемых нами изделий соотносится с таковыми у альтернативных решений?

Плюсы

Главный и, собственно, единственный убедительный аргумент в пользу твердотопливного отопительного оборудования – цена киловатт-часа тепла, уступающая только магистральному газу. Чтобы не быть голословными, приведем средние значения для разных видов топлива.

Топливо Стоимость киловатт-часа тепла, рубли
Магистральный газ 0,7
Дрова 1,1
Уголь 1,3
Пеллеты 1,4
Сжиженный газ из газгольдера 1,8
Сжиженный газ из баллонов 2,8
Дизельное топливо 3,2
Электроэнергия 3,6

Заметьте: в сельской местности за дрова зачастую не приходится платить в принципе. Периодический сбор валежника способен обеспечить теплом без всяких затрат.

Минусы

А вот их список довольно значителен.

  • Котел требует отвода продуктов сгорания. При этом у классических конструкций их температура достаточно высока для того, чтобы всерьез озаботиться противопожарной безопасностью: труба дымохода пропускается сквозь деревянные конструкции через теплоизолирующий короб.
  • Твердотопливное отопление неизбежно означает некоторое количество копоти, попадающей в дом, и сопутствующие запахи.

Впрочем: установка отопительного оборудования в отдельной котельной полностью решает эту проблему.

Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

Для котла отведено отдельное помещение.

  • При определенных условиях в дымоходе может происходить опрокидывание тяги: продукты сгорания начинают поступать в дом. Помимо уже упомянутых запахов и копоти, это означает вполне реальную возможность отравиться угарным газом.
  • Наконец, главное: дровяная или угольная топка нуждается в частой загрузке и чистке. Периодичность загрузок для классических котлов – не более 4 часов; при более долгих паузах становится заметным падение температуры в доме.

Особое исполнение

Некоторые варианты исполнения котлов способны в той или иной степени нивелировать их недостатки.

Турбирование

Установка приточного вентилятора позволяет гибко регулировать подачу воздуха в зону горения. Его работа при закрытых дверках топки и зольника делает невозможным скопление продуктов неполного сгорания и опрокидывание тяги.

Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

Вентилятор создает принудительную тягу.

Пеллетный бункер

Устройство автоматических изделий на пеллетах (среди которых, кстати, весьма многочисленны твердотопливные котлы отопления российского производства) позволяет осуществлять дозированную подачу сыпучего горючего в течение долгого времени. Продолжительность автономной работы таких агрегатов может достигать нескольких суток.

Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

Автоматизированная подача пеллет позволяет котлу работать без вмешательства человека.

Газогенератор

Газогенераторы, или пиролизные водогрейные твердотопливные котлы разбивают процесс сжигания дров на два этапа.

  • Вначале загруженное в топку горючее тлеет при ограниченном притоке воздуха. При этом образуется большое количество угарного газа и летучих углеводородов.
  • Продукты неполного сгорания за счет естественной или принудительной тяги попадают в камеру дожигания, где смешиваются со свежим воздухом и воспламеняются.
  • Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

    Движение газов в пиролизном котле.

    Что в результате?

    • Тепловая мощность котла может регулироваться исключительно гибко. При расположенной под первичным отделением топки камере дожигания дрова продолжат тлеть даже с минимальной подачей воздуха.
    • Ограничение мощности больше не сопровождается падением КПД прибора. Печные газы дожигаются в полном объеме.
    • Наконец, периодичность загрузки топлива увеличивается до 10-12 часов.

    Верхнее горение

    Следующий шаг на пути увеличения автономности был сделан литовскими инженерами из компании Stropuva. Ими разработаны водяные твердотопливные котлы, один из которых на тестовом стенде продемонстрировал автономную работу на одной загрузке топки в течение 31 часа.

    Суть новшества – в переносе процесса горения из нижней части топки в верхнюю.

  • Дрова или уголь загружаются в объемную камеру сгорания.
  • Сверху опускается подвижный воздуховод, который будет проседать по мере прогорания топлива, обеспечивая непрерывный доступ приточного воздуха к его поверхности. Телескопический канал заканчивается массивным воздухораспределителем из жаростойкой стали – стаскоблином.
    Он же разделяет камеры первичного горения и пиролиза: продукты неполного сгорания дожигаются в верхней части котла при подаче к ним свежего воздуха.
  • Мельчайшая зола, остающаяся в топке после тления, полностью уносится через дымоход восходящим потоком воздуха.
  • Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

    Принципиальная схема котла верхнего горения.

    Обвязка

    Инструкция по подключению твердотопливного отопительного устройства к системе отопления зависит от ее типа.

    Гравитационная система

    Типичная гравитационная система отопления в одноэтажном доме – однотрубная ленинградка. Розлив представляет собой опоясывающее весь дом кольцо, параллельно которому подключены отопительные приборы.

    От выходного патрубка котла начинается разгонный коллектор: толстая труба розлива поднимается на высоту до 3 метров. Чем больше перепад высоты между верхней точкой разгонного коллектора и самим котлом, тем выше создаваемый в контуре напор, тем быстрее циркуляция.

    В верхней точке розлива устанавливается открытый расширительный бак. После коллектора розлив полого, с постоянным уклоном опускается к котлу.

    Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

    Простейшая гравитационная схема.

    Пологий уклон позволяет одним ударом убить двух зайцев:

  • Остывающая вода сливается по розливу самотеком, возвращаясь на повторный цикл нагрева.
  • Воздух и (при перегреве теплообменника) пар вытесняется в расширительный бак.
  • Для системы отопления с естественной циркуляцией стоит придерживаться следующих размеров:

    Параметр Значение
    Длина розлива Не более 40 метров
    Диаметр розлива Не менее 32 мм
    Диаметр подводок к радиаторам Не менее 20 мм

    Принудительная циркуляция

    Для того, чтобы своими руками организовать систему с принудительной циркуляцией и конвекционными отопительными приборами, понадобится некоторое количество дополнительного оборудования.

    • Собственно циркуляционный насос.
    • Фильтр грубой очистки, устанавливающийся перед насосом.
    • Отсекающие насос и фильтр вентиля.
    • Закрытый расширительный бак с объемом, примерно равным 10% объема теплоносителя в контуре. Он монтируется, как правило, примерно через 10 диаметров розлива после насоса.
    • Сбросной клапан, стравливающий избыток давления при перегреве.
    • Манометр для контроля давления системы.
    • Автоматический воздухоотводчик.
    • Краны Маевского – по числу радиаторов или возвышающихся над общим уровнем розлива перемычек между ними.

    Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

    Схема с принудительной циркуляцией.

    При протяженности контура менее 60 метров можно обойтись трубой с внутренним диаметром 20 мм; при большем размере используется розлив размером ДУ25.

    Обратите внимание: не стоит путать ДУ и наружный диаметр.
    Так, стальная труба ДУ20 имеет наружный диаметр 24-26 мм.
    Для проходимости контура по понятным причинам важно внутреннее сечение.

    Исследование образцов

    Наряду с импортом отопительного оборудования производство твердотопливных котлов давно налажено на постсоветском пространстве.

    Давайте познакомимся с парой образцов.

    КВР

    Под брендом КВР продаются отопительные котлы на твердом топливе российского производства от концерна “Медведь”, имеющего представительства в Костроме, Москве и Иваново. Их ключевая особенность – верхнее горение; максимальная тепловая мощность старшего в линейке устройства – КВР-40 – позволяет отапливать дом площадью до 450 м2.

    Именно со старшим в семействе КВР-40 мы и познакомимся поближе.

    Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

    Котлы верхней загрузки КВР от концерна “Медведь”.

    Параметр Значение
    Масса топлива в одной загрузке 100 кг
    Максимальная длина дров 45 см
    Объем воды в котле 58 л
    Расход воды через теплообменник 1 м3/час
    Работа на одной закладке До 20 часов
    Рабочее давление До 2,5 кгс/см2

    TIS Uni

    Изделием под названием Tis Uni 25 в нашем миниатюрном обзоре представлены твердотопливные котлы белорусского производства. Наш герой – пиролизный котел с тепловой мощностью до 30 киловатт.

    Параметр Значение
    Объем топки 118 л
    Длительность работы на одной закладке 6 ч
    КПД 82%
    Масса нетто 335 кг
    Габариты 140х59х70 см
    Отапливаемая площадь До 290 м2

    Котлы для водяного отопления на твердом топливе: особенности, обвязка, исследование образцов

    На фото – белорусский TIS Uni 25.

    Заключение

    Надеемся, что наш материал поможет читателю начать свое знакомство с современным отопительным оборудованием. Как обычно, в прикрепленном видео можно найти дополнительную тематическую информацию. Успехов!