Принцип работы твердотопливного котла

Устройство и принцип работы твердотопливного котла – теория и практика

Не секрет, что с точки зрения экономичности и удобства эксплуатации наиболее удобным является газовое отопление. В тех случаях, когда населенный пункт находится в значительном удалении от газовой магистрали, автономное теплоснабжение рациональнее всего оснастить твердотопливным колом.

Общие сведения

Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.

Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.

Особенности конструкции

Для понимания принципа работы твердотопливного котла предлагается рассмотреть его конструкцию, в состав которой входит несколько элементов.

Топка

Это название применяется к камере, где происходит сгорания топлива. Обычно она выполняет также роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для подачи топлива, зоны выведения продуктов сгорания, колосника, емкости для сбора золы и воздушного отверстия. Когда твердое топливо сгорает, это способствует нагреванию стенок топки. В дальнейшем тепловая энергия передается воде в специальной рубашке, которая окружает топку со всех сторон.

Водяная рубашка

Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.

Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.

Система дымоудаления

Принцип работы твердотопливного котла объясняет образование внутри топки значительного количества дыма. Для удаления продуктов горения используют теплоизолированные трубы, проложенные от котла за пределы дома.

Контроль и регулировка температуры

Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.

Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.

На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.

Разновидности твердотопливных котлов

Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.

По материалу изготовления:

  1. Из стали. Стоимость на стальные приборы ниже, чем на чугунные. К тому же они более просты в обслуживании: чистка проходит без особых проблем. Из недостатков можно выделить чувствительность моделей к температуре в обратной трубе: она должна быть не менее +60 градусов. Это предусматривает использование специальных клапанов для поддерживания необходимого температурного режима путем подмешивания в обратку горячей воды из подающей трубы.
  2. Из чугуна. Отличаются более высокой долговечностью, однако требуют сложный уход. Использование чугунных твердотопливных котлов рекомендуется в случае их непрерывного использования. Приобретение сверхнадежного чугунного агрегата только для аварийных случаев является непрактичным решением. С подобными задачами в состоянии справиться более дешевые стальные модели.

Принцип работы

Работает котел на твердом топливе, как правило, на дровах, торфе, отходах пиломатериалов, специальных древесных брикетах, угле и пеллетах (гранулах, изготовленных из измельченной древесины, смолы, хвои и т.п.). Особой популярностью пользуются приборы универсального типа, способные потреблять практически все виды твердого топлива.

По способу теплопередачи котлы бывают:

  • Воздушными.
  • Паровыми.
  • Водяными (встречаются чаще всего).

По принципу сжигания топлива:

  • Традиционные. Работают на дровах и угле. Принцип действия такой же, как у обычной дровяной печи.
  • Длительного горения. Инновационная разработка в области оборудования для отопления. Твердотопливные котлы длительного горения имеют вид удлиненной топочной камеры, окруженной со всех сторон водяной рубашкой. При горении пламя распространяется не снизу вверх, а сверху вниз, напоминая в этом отношении процесс горения свечи. Принцип работы котла длительного горения позволяет достигать полного сгорания топлива. При этом увеличивается промежуток горения одной закладки топлива (до 7 суток). Работает котел длительного горения, как правило, при стабильно высокой температуре теплоносителя, что на порядок повышает его КПД. Бесперебойное и безопасное функционирование таких моделей достигается за счет включения в конструкцию вентиляторов для экстренного тушения, предохранительного клапана и циркуляционной помпы.

  • Пеллетные. В качестве топлива здесь используются специальные пеллеты. Такие котлы дополнительно оснащаются автоматической системой подачи пеллет и бункером для хранения топлива. Благодаря электронным датчикам осуществляется контроль наличия топлива внутри топки. Для работы такой системы необходимо стабильное электрическое питание.
  • Пиролизные. Уникальное оборудование, где наряду с энергией от горения твердого топлива используется также тепловыделение газов. Это дает возможность небольшой объем топлива обратить в значительную порцию тепловой энергии. В результате достигается повышение КПД котла и снижение вредных выхлопов.

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения дает возможность применить автоматизацию. Управление агрегатами данного типа настолько простое, что его может осилить ребенок.

Итоги

Для организации системы отопления можно применить несколько схем устройства котла на твердом топливе. Любая из разновидностей агрегата представляет собой универсальный прибор, превосходящий своих электрических и дизельных собратьев в плане экономичности.


Разновидности твердотопливных котлов

Котлы на твёрдом топливе изготавливаются из стали или чугуна и применяются для обеспечения отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. Совмещают в себе экономичность и возможность обустройства автономной системы отопления, что особенно актуально для негазифицированных регионов и районов с нестабильной подачей электроэнергии. Принцип действия данного вида котлов основан на выделении тепловой энергии в результате сгорания таких видов твёрдого топлива, как уголь, торф, дрова, пеллеты и других.

Конструкция и принцип работы твердотопливных котлов

Основные элементы конструкции:
1. Теплообменник является одной из важнейших деталей котла, с его помощью осуществляется передача тепловой энергии разогретого дымового газа непосредственно теплоносителю. Скорость прохождения газа регулируется дымососом. В среднем срок эксплуатации теплообменника составляет около 20 лет. Для изготовления может применяться сталь или чугун.
Стальной теплообменник обходится дешевле, однако быстрее изнашивается. Желательно поддерживать температуру теплоносителя не ниже 65° С, чтобы не допускать образования конденсата. К преимуществам стального теплообменника можно отнести его устойчивость к резким перепадам температур.
Чугунный теплообменник более долговечен, меньше подвержен образованию коррозии и требует поддержания температуры теплоносителя от 50° С и выше.

2. Топочная камера с дверцей предназначена для загрузки и сжигания топлива.

3. Колосниковая решётка должна иметь высокую теплокоррозийную устойчивость, для изготовления часто применяется сплав железа и графита (серый чугун). Решётка обеспечивает доступ воздуха для поддержания горения, равномерное распределение топлива, а также отсев несгоревших остатков в зольник.

4. Люк для прочистки верхних ходов.

5. Регулятор температуры может быть как механическим (регулятор тяги), так и автоматическим (микропроцессорный контроллер).
Для более комфортной и безопасной эксплуатации котла могут применяться дополнительные устройства: регулятор тяги, газовая горелка для розжига, термостатический клапан для предотвращения перегрева и другие.

Работа котла начинается с розжига, в процессе которого происходит быстрое повышение температуры с 30-35° С до 500-600° С за 5-10 минут. В это же время температура теплообменника возрастает до 40-70° С в зависимости от настроек системы. На следующем этапе температура в топке достигает 1000-1300° С в зависимости от применяемого топлива, а теплоноситель прогревается до рабочей температуры. На данном этапе важно не допустить превышения температуры 95° С, что достигается посредством регулировки поступления воздуха в камеру сгорания при помощи задвижки. На заключительном этапе топливо полностью прогорает, и образуются тлеющие угли, после чего происходит постепенное затухание и снижение температуры.

Большинство современных котлов оснащаются датчиком предназначенным для автоматического поддержания температуры в диапазоне от 65° С до 90° С. Датчик соединяется с заслонкой, которая регулирует доступ воздуха в топочную камеру для поддержания процесса горения.

Преимущества и недостатки котлов на твёрдом топливе

Применение твердотопливных котлов в системах отопления и горячего водоснабжения имеет ряд преимуществ:
1. Главным преимуществом котлов на твёрдом топливе является возможность их автономной работы. Работа котла не зависит от наличия электричества, газа или других внешних источников энергоснабжения, что позволяет эксплуатировать его в удалённых районах, а также использовать в качестве дублирующего источника тепла в случае отключения электроэнергии или возникновении проблем с подачей газа.
2. Применяемые виды топлива (уголь, торф, пеллеты и другие) обходятся намного дешевле использования газа, электроэнергии или дизельного топлива. Однако стоит учитывать дополнительные расходы на доставку, погрузочно-разгрузочные работы и хранение.
3. Максимальный КПД у стандартных котлов может достигать 84,9%.
4. Простое устройство котла существенно повышает его надёжность и продлевает срок службы.
5. Большинство моделей котлов может работать на разных видах топлива.
6. Стоимость твердотопливного котла ниже газового или электрического аналогичной мощности.

К недостаткам твердотопливных котлов можно отнести потребность в отдельном помещении для установки котла и хранения запасов топлива. Эксплуатация более трудоёмка, так как требует регулярной ручной загрузки топлива, вычистки золы и сажи.

Классические твердотопливные котлы

Стандартные твердотопливные котлы имеют предельно простую конструкцию, что обуславливает довольно низкую стоимость и простоту эксплуатации. Такие котлы имеют объёмное топочное отделение и неприхотливы к виду и качеству топлива. Полная энергонезависимость позволяет применять их в условиях отсутствующего или нестабильного электроснабжения.

Простота конструкции имеет и отрицательные стороны – сравнительно низкий КПД, необходимость частой загрузки топлива, механическая регулировка температуры теплоносителя, чувствительность к уровню влажности топлива и другие. Также требуется довольно частая очистка котла – накопление золы снижает производительность котла и может привести к перегреву и поломке. При эксплуатации таких котлов следует учитывать их большую инерционность – возможно только постепенное и относительно медленное снижение или повышение температуры, быстрый разогрев или выключение котла невозможны. Учитывая невысокую цену, такие котлы целесообразно применять в качестве запасного варианта на случай перебоев с поставками электроэнергии или газа.

Котлы длительного горения

Принцип действия котлов длительного горения направлен на продолжительное и экономное сжигание топлива. Период работы таких котлов на одной загрузке составляет до 5 суток при использовании угля и до 30 часов при использовании дров. Для увеличения времени работы и количества выделяемого тепла применяется метод «верхнего» или «верхне-нижнего» горения. Наглядно этот метод можно рассмотреть на примере горения обычной спички, повернув её сначала пламенем в направлении пола, а потом перенаправив вверх – при направлении пламени вверх время сгорания существенно возрастёт.

Камера подогрева воздуха соединяется с топочной камерой при помощи телескопической трубы с воздухораспределителем, через которую подаётся подогретый воздух. По мере прогорания топлива труба опускается под собственным весом, что обеспечивает равномерное оптимальное сгорание тонкого верхнего слоя топлива.

Отличительной особенностью таких котлов является большой объём топочной камеры, позволяющий загрузить до 50 кг топлива. За счёт ограниченной подачи воздуха происходит не столько сгорание, сколько тление топлива. Благодаря объёму камеры и медленному сгоранию, одной закладки топлива достаточно для работы котла от 12 часов до 5 суток. КПД таких котлов достигает 90%, они просты в эксплуатации и обслуживании.
Подобная, но более совершенная и экономичная технология применяется и в газогенераторных котлах.

Пиролизные котлы

Эффективность работы пиролизных (газогенераторных) котлов достигается за счёт раздельного сжигания твёрдого топлива и выделяемых в процессе горючих газов в отдельных камерах сгорания. Другое название явления пиролиза – сухая перегонка. Под воздействием высокой температуры (200-800° С) и при ограниченном доступе воздуха в камеру сгорания происходит разложение топлива на твёрдый остаток и пиролизный газ (смесь азота, водорода, угарного газа и углеводородов). Горючий газ с помощью вентилятора подаётся по керамической форсунке во вторую камеру, где происходит подмешивание кислорода и сжигание газа. В результате происходит дополнительная подсушка органического топлива (преимущественно используются дрова или щепа), что способствует более полному сгоранию и образованию меньшего количества золы и сажи. КПД пиролизных котлов может достигать 85-92% в зависимости от качества исходного топлива. Применяемая технология обеспечивает возможность работы котла на одной загрузке до 12 часов, более экономно расходует топливо по сравнению с классическими твердотопливными котлами и является более чистой и экологичной за счёт снижения количества твёрдых и газообразных отходов.

Читайте также:  Плэн отопление технические характеристики

К недостаткам пиролизных котлов можно отнести их сравнительно высокую стоимость, повышенные требования к влажности органического топлива (не более 25-30%), необходимость полной загрузки для эффективной работы, обязательная установка трёхходового клапана для подмешивания горячей воды в обратную трубу (температура не должна опускаться ниже 65° С, чтобы не допустить образования конденсата) и предохранительного клапана для аварийного сброса излишка воды при закипании. Учитывая относительную сложность конструкции и потребность в дополнительном оборудовании, большинство таких котлов энергозависимы, что лишает их основного преимущества твердотопливных котлов – автономности.

Использование в качестве дополнительного оборудования бойлеров косвенного нагрева или теплоаккумулирующих баков позволяет сократить расход топлива до 20%, увеличить период между закладками, а также иметь постоянный запас воды для горячего водоснабжения.

Пеллетные котлы

Для работы таких котлов применяется специальный вид топлива – пеллеты. Пеллеты производятся в основном из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессования. Склеивание древесных частиц происходит без применения химических добавок: под воздействием температуры древесина выделяет лигнин, который и служит связующим веществом. При сгорании одной тонны пеллет выделяется 3500 кВт/ч тепловой энергии, что в полтора раза больше, чем в процессе сгорания аналогичного количества дров или древесной щепы. Влажность составляет всего 8-12%. Пеллеты представляют собой сыпучий гранулированный материал, что существенно облегчает процесс траспортировки и хранения и являются экологически чистым продуктом, не выделяя в процессе горения токсических веществ.

Конструктивной особенностью пеллетных котлов является обязательное наличие ёмкости (загрузочного бункера) для хранения и подачи пелет в камеру сгорания посредством шнекового механизма. При этом время непрерывной работы котла зависит исключительно от объёма бункера и составляет в среднем от 3-7 суток.

В зависимости от модели котла могут применяться различные способы сжигания пеллет. Ретортная горелка представляет собой стальную или чугунную чащу на поверхность которой снизу подаётся топливо. В зону горения осуществляется подача воздуха поддерживающего процесс горения и предотвращающего перегрев горелки. Могут использоваться как подвижные, так и неподвижные ретортные горелки. Подвижные (оборотные) позволяют эффективно сжигать топливо с большим содержанием золы, влаги и пыли.

КПД пеллетных котлов может составлять до 95% в зависимости от качества топлива и модели котла. Работа большинства котлов полностью автоматизирована и безопасна.

Пеллетные котлы являются энергозависимыми, так как для функционирования шнекового механизма, автоматического розжига и системы подачи воздуха необходимо наличие электроэнергии.

Расчёт мощности и основные принципы монтажа котлов на твёрдом топливе

При расчёте требуемой мощности котла нужно учитывать множество факторов – погодные условия для конкретной климатической зоны, степень утепления дома, герметичность стеклопакетов, тип применяемых радиаторов (стальные, алюминиевые, чугунные), наличие тёплого пола и многое другое. Очень приблизительный расчёт мощности можно сделать исходя из потребности 1 кВт на 10 м² при высоте потолков 3 метра, однако такие данные пригодны только для предварительного выбора модели котла, окончательный расчёт должен проводиться только специалистом.

Установка твердотопливного котла наиболее целесообразна в негазифицированных регионах и регионах где могут иметь место перебои с подачей электрической энергии. От того, насколько правильно смонтирован котёл и сделана его обвязка зависит эффективность и надёжность всей системы отопления в доме. Для оборудования топочной выделяется отдельное помещение, обязательно оборудованное системой приточно-вытяжной вентиляции. Монтаж котла производится на ровное бетонное или кирпичное основание на расстоянии не ближе 70 см от стен помещения. Преимущественно котёл используется в комплекте с теплоизолированным накопительным баком. Бак служит для защиты системы от перегрева, позволяет адаптировать различные источники тепла (котёл на твёрдом топливе, электрический котёл, газовый котёл или другие) в одну систему с системой отопления, оптимизирует работу котла, повышая его КПД и снижая расход топлива. Вода в таком баке может сохранять температуру в течение нескольких дней и применяется как для систем отопления, так и для бытовых нужд. Также могут применяться бойлеры косвенного нагрева, оборудованные как спиралевидными теплообменниками для использования тепловой энергии котла, так и электрическим тэном для нагрева воды в летнее время. Важным элементом обвязки котла является расширительный бак, предназначенный для компенсации излишков воды возникающих в процессе нагревания. Объём бака должен составлять не менее 1/10 общего объёма воды в системе.

На выходе из котла устанавливается группа безопасности, состоящая из манометра, автоматического воздухоотводчика (для предотвращения завоздушивания системы и возникновения воздушных пробок) и предохранительного клапана.
Особенностью твердотопливных котлов является невозможность контролировать подачу топлива, соответственно довольно высока вероятность перегрева. С целью предотвращения перегрева применяется охлаждающий теплообменник. Некоторые модели стальных котлов оснащены им изначально, в остальных случаях он устанавливается на выходе из котла перед системой отопления. При разогреве котла до 95° С срабатывает термостатический клапан и в теплообменник подаётся холодная вода из водопровода или специально предназначенной для этого ёмкости. После охлаждения котла и снижения температуры клапан закрывается.

Другим, более простым, способом борьбы с перегревом является применение сливного клапана. В случае превышения допустимого значения температуры горячая вода перенаправляется в канализацию, а в систему отопления подаётся холодная вода из водопровода.
При установке твердотопливного котла нужно учитывать его инерционность, затухание топлива и снижение температуры происходит постепенно. Учитывая, что за принудительную подачу теплоносителя отвечает циркуляционный насос, должна быть предусмотрена установка аккумуляторной батареи для его бесперебойной работы в случае отключения электрического снабжения. В противном случае неравномерный прогрев различных участков может вывести из строя всю систему отопления.

Эффективная и производительная работа котла во многом зависит от хорошей тяги и правильно рассчитанного и установленного дымохода. При выборе дымохода нужно обратить внимание на его высоту, диаметр, длину разгонного участка и качество утепления трубы. Высота и диаметр трубы рассчитываются исходя из мощности котла, при недостаточной высоте трубы дымовые газы будут плохо вытягиваться, а в худшем случае поступать в обратном направлении, в помещение. Обычно минимальная длина трубы указывается в инструкции к котлу, а диаметр соответствует выходному отверстию котла. Утепление трубы не позволяет дымовым газам остывать слишком быстро, при остывании тяга может ухудшиться. Для изготовления дымоходов применяется преимущественно труба из оцинкованной нержавеющей стали диаметром 120, 150 или 200 мм. Также производятся дымоходные трубы квадратного сечения. Такая труба слабо подвержена коррозии под воздействием атмосферных осадков и конденсата, удобна в сборке и установке, а также имеет привлекательный внешний вид что позволяет устанавливать её по фасаду дома. В нижней части дымохода оборудуется кран для слива конденсата и лючок для прочистки.

По желанию заказчика котлы могут дополнительно оборудоваться системами автоматической подачи топлива из загрузочного бункера. В этом случае может применяться только мелкоразмерное топливо.

Для подключения и обвязки котла могут применяться только металлические трубы (медные, стальные и другие), использование полипропиленовых, металлопластиковых и труб из сшитого полиэтилена недопустимо.

Принцип выбора котла на твёрдом топливе: обзор производителей

Понятия уюта и комфорта в доме неразрывно связаны теплом. Поэтому в первую очередь в современном жилье должна быть качественная отопительная система. Основной ее компонент — это отопительный котел, который прогревает теплоноситель до заданной температуры. Такие агрегаты могут быть разных видов, работая на различном топливе и имея отличный друг от друга принцип работы. Одними из самых востребованных на рынке являются твердотопливные котлы.

Содержание

Как устроен твердотопливный котел

Устройство твердотопливного котла классического типа

Чтобы понимать, как функционируют котлы на твёрдом топливе, необходимо знать о том, как они устроены. Данные конструкции состоят из следующих компонентов:

  • Топочная камера. Именно сюда происходит загрузка топлива, которое, сгорая, выделяет необходимое тепло. Данная камера оснащается специальной дверцей.
  • Колосниковая решетка. Именно на нее укладывается топливо при загрузке. Когда оно прогорает, то зола попадает в зольник, расположенный снизу.
  • Прочистной люк, который используется для того, чтобы очищать котел от продуктов горения.
  • Теплообменник, посредством которого и нагревается теплоноситель. Данный компонент выполнен в виде большой емкости, по которой проходят дымогарные трубы. Газы, выделяющиеся при горении топлива, циркулируют по трубам системы, благодаря чему в теплообменнике нагревается теплоноситель.
  • Терморегулятор, посредством которого определяется скорость прогорания топлива.

Важно! Вышеперечисленные элементы считаются в таких конструкциях основными. Однако помимо них такое оборудование может включать в себя дополнительные компоненты, в значительной степени облегчающие эксплуатацию системы. К ним относятся газовые горелки, регуляторы тяги, термостатические клапаны и т. д.

Регулятор тяги выступает очень важным компонентом, посредством которого осуществляется регулировка температуры внутри подающего трубопровода. Благодаря ему в топочной камере происходит контроль воздуха. Под нагревом происходит расширение данного оборудования, в результате чего оно воздействует на заслонку, несколько приоткрывая ее.

Важно! Работа котлов с регулятором тяги может происходить автоматически, без контроля человека. Регулятор — это устройство небольших размеров, размещаемое на передней стенке котла. Когда котел запускается, то регулятор следит за тем, чтобы рабочая температура держалась в пределах 65–90 градусов по Цельсию.

Регулятор тяги в твердотопливных котлах

Газовая горелка может работать на сжиженном или природном газе. Ее наличие в системе обеспечивает несколько важных преимуществ:

  • Процесс розжига не превышает нескольких секунд.
  • Простота конструкции, благодаря чему оборудование получает необходимую надежность.
  • Высокий уровень безопасности.
  • Возможность использования в котлах различных типов.
  • Эксплуатация в помещениях закрытого типа.

Благодаря наличию термостатического клапана обеспечивается быстрый отвод тепла в случае перегрева котла. В этом случае, чтобы охладить аппарат, происходит спуск нагретого теплоносителя из системы, место которого заполняется холодной водой.

Важно! В устройствах с чугунным корпусом контур охлаждения размещается на подаче, а в стальных аналогах — внутри корпуса.

Читатели считают данные материалы полезными:

Как работает твердотопливный котел

Котлы на твердом топливе могут использовать в своей работе разные виды сырья

Твердотопливные котлы кроме древесины могут использовать в своей работе разные виды топлива. Это могут быть пеллеты, торф, уголь и т. д. Цикл работы котла классической конструкции включает в себя три фазы:

  1. Розжиг. Работа оборудования начинается с розжига. На данном этапе происходит резкое возрастание температуры в камере (до 600 градусов по Цельсию). Повышается температура также и в топочном обменнике, достигая значения в 40–70 градусов. В данном случае очень многое определяется параметрами системы.

Важно! При минимуме возможно возникновение теплового удара, который может иметь негативные последствия как для теплообменника, так и для системы. Чугунные теплообменники способны выдерживать такие нагрузки в течение длительного периода, но со временем они попросту лопаются. При быстром прогреве на фоне небольшой скорости жидкостной циркуляции возможно закипание жидкости, вследствие чего отопительная система испытывает гидравлический удар. Наибольшей уязвимостью к такому явлению отличаются трубы из пластика. На начальном этапе работы оборудования происходит следующее: воздух в помещении остается холодным, но трубы уже достаточно прогреты. Потому правильный расчет всех показателей является очень важным.

  1. Второй этап характеризуется прогревом теплоносителя. Повышаясь, температура в топке достигает значения в 1000–1300 градусов. На данном этапе очень важен контроль за прогревом теплоносителя, который может разогреться до 95 градусов, что является опасным для системы. Регулировать степень прогрева можно посредством специальной задвижки, которая обеспечивает подачу воздуха в систему.

Этап прогрева теплоносителя

Совет! Необходимо контролировать температуру теплоносителя до того момента, пока топливо полностью не прогорит. Данная фаза характеризуется прогреванием труб и нагреванием воздуха в помещении.

  1. На третьем этапе происходит прогорание топлива. Когда топливо полностью прогорает в конце цикла, то образуются тлеющие угли. На фоне этого снижается и температура в системе, достигающая 400–500 градусов. И именно такой температурный режим является наиболее комфортным для системы. Наблюдается медленное остывание теплоносителя, при котором остывает и воздух в помещении.

Важно! Когда образуются тлеющие угли, ускоряется процесс охлаждения как теплоносителя, так и воздуха в помещении.

По результатам рассмотренных выше циклов работы, можно сделать вывод, что твердотопливные котлы отопления характеризуются одной особенностью — температурной цикличностью. И дабы максимально снизить температурный разброс, необходимо периодически закладывать в систему новую порцию топлива.

Решение данной проблемы было реализовано в автоматических котлах. В таких конструкциях подача топлива и наддув вентилятора горелки осуществляются в автоматическом режиме. Обычные же варианты конструкций требуют постоянного контроля.

Газовые котлы представляют собой наиболее выгодное решение для отопления частного дома. Такое оборудование имеет довольно большое количество характеристик, основной из которых является тип исполнения. Котлы бывают напольные и настенные. И для многих людей выбрать один из этих вариантов является весьма сложной задачей. Поэтому для принятия правильного решения необходимо рассмотреть основные характеристики и отличия напольных и настенных агрегатов.

Принципы работы, применяемые в твердотопливных котлах

Различают несколько вариантов твердотопливных котлов. Отличия в данном случае заключаются в принципе сжигания топлива, от чего в немалой степени зависит и время работы от одной загрузки.

Читайте также:  Проект углового камина из кирпича

Классические модели

Такое оборудование оснащается большой топкой, где сжигание топлива происходит естественным путем. Такие конструкции предусматривают использование специального датчика, который осуществляет контроль температуры теплоносителя.

Важно! Котлы классического типа характеризуются очень простой конструкцией, благодаря чему значительно упрощается их эксплуатация и снижается стоимость. Такие агрегаты являются нетребовательными к топливу и могут работать на дровах, угле, брикетах и прочем подобном сырье.

Данные конструкции имеют некоторые недостатки:

  • Низкий КПД в сравнении с котлами длительного горения.
  • Недолгое время горения: не более восьми часов работы на одной закладке.
  • Из-за неоптимального процесса горения появляется повышенная зольность.
  • Отопительные режимы плохо поддаются автоматизации.

Совет! Из вышеописанных недостатков устранить можно только один. Проблема с частой загрузкой может быть частично решена посредством установки специального бака, который способен снизить вероятность температурных перепадов, благодаря накапливанию тепла. Такая емкость является цельнометаллической и должна обладать хорошими показателями теплоизоляции. Расчет объема такого резервуара производится зависимо от отопительной системы, а также мощности оборудования.

Конструкции длительного горения

Этапы работы пиролизных котлов

Агрегаты длительного горения не имеют недостатков, свойственных их обычным аналогам. Они бывают двух видов:

  1. В конструкции пиролизных котлов присутствует две камеры сгорания. Особенность их работы в том, что горение топлива осуществляется в условиях недостаточного количества кислорода. Температура в камере повышается, провоцируя выделение древесного газа. Этот процесс называют пиролизом. Далее газ проникает во вторую камеру, где и происходит его сгорание при избытке кислорода. Благодаря данной особенности, система в итоге имеет очень высокий КПД, доходящий до 90%.
  2. Агрегаты «тлеющего» типа. Такие конструкции оснащаются встроенной водяной рубашкой, которая устанавливается по периметру агрегата. В данном случае топливо горит не снизу вверх, как обычно, а сверху вниз, что наряду с большим объемом камеры сгорания (до 100 литров) обеспечивает продолжительный процесс работы оборудования.

Видео: выбираем твердотопливный котел отопления

Твердотопливный котел горения пиролизного типа способен обеспечить полное прогорание топлива. Очистка системы от золы при этом проводится не чаще раза в два-три дня. Обладая относительно небольшим расходом топлива, такие конструкции способны работать на одной загрузке около 12 часов.

Также к достоинствам таких агрегатов относится:

  • Возможность в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру теплоносителя.
  • Система, контролирующая процесс горения, может быть автоматизирована.
  • Отопление дома твердотопливным котлом такого типа может предполагать использование наряду с дровами и других видов твердого топлива.

Важно! Недостатки пиролизных котлов заключаются в высокой стоимости такого оборудования и требованиях к допустимой влажности используемого сырья. Также следует помнить и то, что такие установки являются энергозависимыми, а потому могут использоваться не во всех ситуациях.

Схема котла тлеющего типа

У моделей тлеющего типа также имеются свои преимущества:

  • В зависимости от модели, такие конструкции способны работать до 5 суток на одной закладке. Естественно, в данном случае длительность работы зависит от вида и качества топлива. Дольше всего горит уголь.
  • В сравнении с пиролизными, такие котлы имеют меньшую стоимость.

Из недостатков следует выделить высокую требовательность к топливу. Использовать в котлах тлеющего типа можно лишь древесину, влажность которой составляет до 20%. Также не допускается к использованию топливо, содержащее большое количество смол. Если же оно все же используется, то систему придется прочищать значительно чаще, что приводит к снижению срока службы автоматики.

Этот материал отлично дополнят следующие публикации:

Лучшие производители котлов

Сегодня котлы для отопления частного дома производятся рядом фирм. Чтобы приобрести действительно качественный вариант, необходимо обратить внимание не только на технические характеристики выбираемого агрегата, но и на бренд. Наиболее популярными являются следующие производители:

  • Будерус. Немецкая компания, специализирующаяся на производстве высококачественного отопительного оборудования. Является одним из лидеров европейского рынка.

Твердотопливные котлы Buderus — высокое качество и экономичность

  • Висман. Итальянская компания, образованная в 1917 году. Сегодня производитель является настоящим ветераном рынка отопительного оборудования, имея 22 завода, расположенных по всему миру. Ежегодно компания внедряет в производство своей продукции новые технологии, что позволяет ей создавать наиболее качественные отопительные агрегаты при относительно невысоких ценах.

Твердотопливный котел Купер

  • Лемакс. Компания, производящая твердотопливные котлы, оснащенные стальными теплообменниками, располагается в Таганроге. Котлы российского производства отлично зарекомендовали себя в качестве надежных агрегатов. Продукция компании отличается высоким качеством при конкурентной стоимости.
  • Дон Конорд. Еще один российский производитель, продукция которого получила значительную популярность на отечественном рынке. Завод расположен в Ростове-на-Дону и занимается производством высококачественного отопительного оборудования.

Подключение твердотопливного котла в систему отопления

Заключение

Твердотопливные котлы являются наиболее популярным отопительным оборудованием для частного использования. Они производятся в различном исполнении, от чего напрямую зависят технические характеристики данных агрегатов. Поэтому в выборе следует учитывать ряд важных нюансов, описанных выше.

Принцип работы твердотопливных котлов

Какого бы вида ни был твердотопливный котёл, все имеют высокий уровень коэффициента полезного действия, именно благодаря конструкции и принципу устройства. На этой страничке рассмотрим и попробуем разобраться как работают твердотопливные котлы. Основное отличие между обычными твердотопливными котлами и твердотопливными котлами длительного горения состоит в том, что во втором случае горение происходит намного дольше благодаря принципу сгорания. Итак рассмотрим принцип работы твердотопливных котлов и как работают котлы на твёрдом топливе, чтобы понимать как выбрать котёл.

Принцип работы котла длительного горения на твёрдом топливе.

Как правило, такие твердотопливные котлы работают по принципу “верхнего горения”. Как работает котёл длительного горения? До того, как кислород попадает непосредственно в топку, где происходит горение, он подогревается. Греется для того, чтобы в итоге уменьшить количество отходов горения: сажи, золы. Кислород подаётся не снизу вверх, а сверху вниз. Таким образом горит только верхний слой твёрдого топлива, уложенного в топке. Из-за того, что воздух заходит сверху, он не проникает вниз и там процесс горения невозможен. Горит только верхний слой топлива. Когда верхний слой сгорает, включается подача на нижний слой. Так постепенно по мере сгорания воздух подаётся всё ниже и ниже. Благодаря такому подходу всегда горит верхний слой топлива, и нетронутым остаётся тот, что снизу, пока до него не дойдёт очередь. Это позволяет очень экономно расходовать топливо, и контролировать процесс горения. Именно с такой технологией твёрдое топливо горит очень долго.

Такие котлы не только экономичны но и экологичны. Конечно, при условии использования огнестойких строительных материалов, которые не только обеспечат максимальный КПД котла, изолируя тепло, но и обезопасят от возможных возгораний.

Наглядно понять, как работает пиролизный котёл, можно из этого ролика:

Как работает пиролизный котёл. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

Принцип работы пиролизного твердотопливного котла построен на процессе разложения твёрдого топлива на пиролизный газ и кокс . Достигается это с помощью недостаточной подачи воздуха. Из-за слабой подачи воздуха топливо медленно тлеет, но не горит, в результате образуется пиролизный газ. В результате газ соединяется с воздухом. происходит горение и выделяется тепло, которым греется теплоноситель. Благодаря такому процессу в дыму крайне мало вредных веществ, да и сажи и золы незначительно. Так что в случае с пиролизными котлами, так же можно говорить об экологичности.

Итак, рассмотрим подробнее принцип работы пиролизного котла.

  • Что такое пиролиз? Пиролиз — процесс сжигания в условиях недостаточного количества кислорода. Результатом такого горения являются твёрдые продукты горения и газ: твёрдые отходы — это зола и смесь летучих углеводородов плюс углекислоты.
  • Принцип работы газогенератора(или пиролизного котла), заключается в том, что такой твердотопливный котёл разграничивает процесс теплотворения на два процесса. Первый, это обычный процесс горения твёрдого топлива, при ограничении подачи кислорода. При дефиците воздуха, твёрдое топливо очень медленно тлеет выделяя газ. Ограничивает подачу кислорода, котёл очень просто, механической заслонкой, которая в зависимости от количества воздуха в топке, либо открывается либо закрывается. При этом можно вручную «поддать жару», приоткрывая заслонку.
  • Вторая часть процесса сгорания топлива, заключается в прогорании летучих отходов процесса горения в первой топке. Во второй топке прогорает так называемый пиролизный газ — результат горения твёрдого топлива в первой топке.
  • Регулировка при этом, также как и в случае подачи воздуха в первую топку, происходит очень просто. Термостат контролирует процесс горения и изменяет работу котла ровно настолько, насколько необходимо для выработки необходимого количества тепла. По принципу работы он не особо отличается от термостата для водонагревателя.
  • Эффективность пиролизных котлов. На сегодняшний день самые эффективные котлы — те, в которых горение происходит сверху вниз. Конечно, это накладывает определённые сложности, например, в таких котлах приходится делать принудительную тягу, ведь вторая камера дожига пиролизного газа находится под колосником. Если проще: топливо рассыпается в продукта отходов процесса горения — в золу. При этом образовывается газ, который также дожигается. В результате: максимальное выделения тепла, практически с безотходным процессом горения. Плюс, золу можно использовать как удобрение.

Принцип работы пиролизного котла устроен таким образом, что помимо максимально эффективного сгорания топлива, мы имеем и минимальные отходы процесса горения. Основной минус — это цена пиролизных котлов, но положительных моментов, на самом деле очень много:

  • Минимум отходов и минимальная чистка топки, в сравнении с другими твердотопливными котлами.
  • Долгое время автономной работы без дозагрузок, благодаря экономичной подаче воздуха.
  • Автоматизация процесса горения. Котёл сам регулирует когда увеличивать горение и когда уменьшать.
  • Твёрдое топливо больших размеров подходит для таких котлов, так как в любом случае дожигание топлива проходит практически полностью.

Автоматика и механика твердотопливных котлов.

Несмотря на все уровни контроля за процессами горения и безопасности эксплуатации в целом, твердотопливные котлы практически не содержат сложных автоматических устройств. Именно благодаря тому, что чаще всего температура регулируется механикой, в котлах практически нечему ломаться. Кроме того сама конструкция котлов является простой и надёжной . Потому и монтаж твердотопливного котла своими руками выполнить реально, но лучше обратиться к специалистам. Даже сделать котельную своими руками можно, но зачем лишние проблемы, если можно всё доверить профессионалам?

Принцип и схема работы твердотопливного котла

Конструктивные разновидности систем

Если не брать во внимание традиционные печи на твердом топливе, необходимо констатировать, что разновидностей видов твердотопливных устройств немного. Они подразделяются на агрегаты с ручной либо автоматической загрузкой топлива. Более интересны конструктивные отличия, которые учитывают разные принципы горения сырья. Например, котлы с ручной загрузкой (которая относительно твердого топлива – процесс довольно грязный и трудоемкий) постепенно выделили из своей среды два вида агрегатов, где загрузочный период стал значительно длиннее, а КПД агрегатов существенно возрос. Это – пиролизные котлы, а также котлы длительного горения.

Принцип работы пиролизного котла состоит в том, что в его топочную камеру воздух подается с некоторым, некритичным для стабильности процесса горения, недостатком. В результате углерод, содержащийся в топливе, окисляется кислородом не до обычной двуокиси углерода СО2, а до окиси СО. Последняя является основным компонентом генераторного газа, который, несмотря на свою сравнительно низкую теплотворную способность (по сравнению с природным газом), при горении выделяет достаточно дополнительного тепла.

Агрегаты длительного горения, разработанные литовским инженером Э. Штрупайтисом и производимые торговой маркой Stropuva (Латвия), реализуют принципиально иную последовательность сгорания твердого топлива, чем обычные котлы. Работающие как на дровах, так и на угле, такие устройства отличаются еще большими интервалами между загрузкой, что очень удобно для эксплуатации.

Реализация принципа пиролиза


Как работает твердотопливный котел пиролизного типа? Ввиду токсичности СО (бытовым потребителям он знаком как угарный газ), устройства контроля за процессом горения разрабатываются особенно тщательно. Конструктивно такой агрегат состоит из:

  • газифицирующей (или верхней) камеры;
  • нижней топочной камеры;
  • разделительных колосников;
  • дымососа;
  • корпуса с дверцей и контрольно-измерительной панели.

Запуск и работа твердотопливного котла пиролизного типа производятся в следующей последовательности.

  1. Дрова загружаются на колосниковую решетку.
  2. Производится поджиг дров, после чего дверца закрывается.
  3. Открывается заслонка дымососа, за счет разницы давлений в верхнюю камеру начинает поступать воздух.
  4. Выделяющийся при сгорании с недостатком воздуха генераторный газ – тяжелее воздуха, поэтому он опускается в нижнюю топку, где начинает гореть.
  5. Вследствие постоянной циркуляции воздуха процесс горения в нижней и верхней топках стабилизируется. Остается только контролировать устойчивость процесса верхнего дутья и количество топлива в верхней топке, а также периодически удалять золу из нижней топочной камеры.

Преимущества пиролизных котлов:

  1. Используя механический регулятор подачи воздуха, можно увеличивать время между загрузками от 8 часов и более. Диапазон определяется габаритами устройства; наиболее известные агрегаты такого типа, от торговой марки Ziehbart допускают интервалы между загрузками в 18 часов. Это существенно повышает удобство эксплуатации данного вида оборудования.
  2. Существенно снижается количество образуемой золы, поскольку процесс сжигания в данном оборудовании производится практически полностью.
  3. В связи с более полным сгоранием заметно снижаются и выбросы дыма в окружающую среду, что делает пиролизные устройства достаточно экологичными.

Останавливаясь на агрегатах пиролизного исполнения, следует отметить, что для их надежной эксплуатации пригодно сырье только с пониженной влажностью. В противном случае конденсат, откладываясь на внутренних поверхностях, не только нарушит стабильность процесса пиролиза, но и приведет к ускоренному износу металлических деталей оборудования. Наиболее современные конструкции пиролизных котлов все-таки снабжаются электронными, а не механическими регуляторами дутья, в связи с чем потребуется источник электроэнергии (хотя бы генератор).

Читайте также:  Раствор для кладки печей

Принцип и схема

Принципиально схема работы твердотопливного котла состоит из следующих узлов.

  1. Наружный цилиндр, являющийся одновременно и корпусом.
  2. Внутренний цилиндр, размещенный коаксиально первому (зазор между ними определяет количество одновременно нагреваемой воды).
  3. Топка, находящаяся в нижней части внутреннего цилиндра.
  4. Телескопический распределитель, который, при своем периодическом перемещении вниз, инициирует горение очередного слоя топлива.
  5. Система воздухоподводящих и воздухоотводящих труб.
  6. Автомат переключения вида используемого горючих материалов.
  7. Контрольно-регулирующая и измерительная аппаратура.


Последовательность функционирования котла длительного горения заключается в следующем.

  1. В нижнюю часть внутреннего цилиндра закладывается большой объем топлива (зависит от типоразмера оборудования).
  2. Переключателем устанавливается вид топлива (дрова или уголь/торф/пеллеты), после чего открывается заслонка подачи воздуха, и выполняется поджиг.
  3. По мере прогорания очередного слоя воронкообразный распределитель продвигается вниз, осуществляя при этом подачу воздуха, необходимого для устойчивого горения.
  4. Образующиеся дымовые газы удаляются через дымоход.

Преимущества котлов длительного горения:

  • интервал между загрузками увеличивается до нескольких суток;
  • постоянство условий горения, следовательно, и стабильная температура теплоносителя;
  • высокая экономичность работы;
  • комфортность обслуживания агрегата.

Ориентируясь на применение твердотопливного котла длительного горения, следует учесть, что высотный габарит такого агрегата намного больше, чем у отопительного оборудования традиционного исполнения. Существенно выше также стоимость и требования как к самому агрегату, так и к топливу, на котором предполагается его использование.

Работа твердотопливного котла показана на видео. Это поможет уяснить некоторые нюансы установки и использования данного вида отопительного оборудования. Для легкости выбора можно рассмотреть сравнение эффективности некоторых современных видов твердотопливных котлов.

Разбираемся в схеме отопления от твердотопливного котла

В настоящее время все больше и больше владельцев частных домов, коттеджей стараются добиться независимости от источников центрального энергоснабжения. Если с электричеством этот вопрос не актуален и проблематичен в силу технической сложности, то с отоплением жилых домов ситуация намного проще. Автономное газовое отопление популярно среди жителей частного сектора, однако в тех условиях, когда централизованная подача газа отсутствует, на первый план выходят твердотопливные котлы.

Отопительные приборы этого типа сегодня переживают второе рождение. Привычные для всех нас печи и камины, используемые в былые времена для отопления жилых домов, сегодня уступают место высокотехнологичному котельному оборудованию.

Схема отопительного котла, устройство твердотопливного котла в нынешнем виде позволяют понять не только принцип действия отопительных приборов этого типа, но и оценить по достоинству огромные возможности подобной техники. Принцип действия твердотопливных котлов во многом является ключевым аспектом, на который сегодня обращает внимание потребитель. Для того, что бы с максимальной пользой использовать систему автономного отопления, следует разобраться в двух моментах:

  • из каких элементов и деталей состоит твердотопливный котел;
  • какова принципиальная схема работы твердотопливного котла.

Эксплуатация твердотопливных котлов. Новые возможности

В отличие от газового и электрического отопления, используя систему отопления дома твердотопливным котлом, требует от владельцев жилья больших физических усилий и соответствующей технической подготовки. Имея существенные технические и бытовые ограничения, твердотопливные котлы обладают одним неоспоримым преимуществом в сравнении с газовыми отопительными приборами, не говоря уже об электричестве. Отопительный котел на твердом топливе является на 80-90% энергетически независимым устройством. Достаточный запас ископаемого топлива, дров или пеллет позволит вам всю зиму не только спокойной обогреть собственный дом, но и обеспечить себя горячей водой.

Система отопления, подключенная к твердотопливному котлу, мало зависит ни от перебоев с электричеством. Ей не страшны перепады с рабочим давлением в газовой магистрали. Стоимость топлива и наличие свободного доступа к нему, обеспечат нормальную и бесперебойную работу всего отопительного оборудования в доме. Управление твердотопливным котлов позволяет эксплуатировать агрегаты в любых режимах работы, обеспечивая тем самым безопасность и комфорт обитателям жилого дома.

Отечественные производители, зарубежные компании, специализирующиеся на выпуске котельного оборудования сегодня предлагают потребителю качественно новый продукт. Твердотопливный котлы, которые используются для бытовых и промышленных целей имеют более высокий КПД. Сегодня это параметр достигает значений 90%.

Для справки: старые твердотопливные котлы в традиционном исполнении обладали КПД в 70-80%. Низкая энергоэффективность отопительной техники старого поколения приводила к значительному перерасходу топлива и к существенным потерям тепловой энергии.

Конструктивные новшества и «ноу-хау» в сфере практического применения различных энергоресурсов, позволили существенно расширить эксплуатационные возможности отопительной техники. Огромная мощность является одним из основных преимуществ котлов на твердом топливе. На порядок увеличилась рентабельность современных моделей твердотопливных котлов. Существенно повысилась безопасность эксплуатации котельного оборудования этого вида.

Двухконтурный твердотопливный котел способен обеспечить обогрев больших и просторных помещений. К тому же, практически все модели котлов рассчитаны на обеспечение жилых объектов ГВС.

Конструктивные особенности устройства твердотопливных котлов

Традиционный твердотопливный котел представляет собой, в нашем понимании, отопительный агрегат, способный работать на любом твердом топливе. Принцип действия котла элементарный. Поступившее в камеру сгорания топливо в процессе сгорания выделяет в большом объеме тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. По аналогичному принципу было организовано в старину печное отопление, только вместо жидкого теплоносителя использовался горячий воздух.

Существенными минусом традиционной модели твердотопливного котла является то, что часть тепла, получаемого при сгорании топлива, просто уходит в атмосферу через дымоход. Рассмотри принципиальную схему устройства твердотопливного котла. Устройство котла – это конструкция, собранная из различных модулей в единый стальной корпус. Основными конструктивными элементами отопительного оборудования этого типа являются:

  • камера сгорания (топка, оборудованная дверцей);
  • теплообменник (стальной или чугунный);
  • прочистной люк;
  • колосники (решетка);
  • терморегуляторы;
  • предохранительный клапан.

Топочная камера – процессы, протекающие в ней

Одним из первых элементов, с которым приходится познакомиться в первую очередь, является топка котла. Именно суда закладывается уголь, торф, брикеты или дрова, и именно здесь происходит основной процесс — сжигание топлива. Весь процесс можно разделить на три этапа, подсушка топлива, окисление и получение горючего газообразного вещества, которое уже выполняет основную нагревательную функцию в процессе горения.

В камере сгорания загруженное топливо равномерно распределяется на колосниках, которые специально установлены под наклоном.

Расположенное на колосниках топливо подсушивается раскаленными газами, после чего уже начинается сам процесс горения топлива с принудительной подачей воздуха. В завершении, получаемая на начальном этапе горения газообразная горючая смесь дожигается в топке при температуре 950-1000 0 С. На каждом этапе необходимо обеспечить бесперебойную подачу воздуха.
Остатки твердого топлива, зола и сажа скапливаются в зольной камере, откуда удаляется ручным способом.

Для справки: следует отметить, что от того, насколько плотно загружена топливом камера сгорания и как работает вытяжка, зависит эффективность работы котла. При полной загрузке топочной камеры и нормальной подаче воздуха, топливо должно сгорать полностью, выделяя в процессе горения максимальное количество килокалорий. Соотношение полезной подачи к мощности котла является ключевым моментом во время эксплуатации твердотопливного котла.

Процессы, протекающие в камере сгорания, определяют и вид котельного оборудования. Горение может осуществляться обычным способом, благодаря пиролизу или длительно, сверху вниз. В каждом случае достигается определенный тепловой эффект, который и определяет сферу применения твердотопливного котла, каким образом организовано отопление дома.

Теплообменник — его функция

Следующий по значимости конструктивный элемент твердотопливного котла — теплообменник. Устройство представляет собой чугунную или стальную конструкцию, в которой происходит передача тепловой энергии от продуктов горения на теплоноситель. В традиционном исполнении теплообменник изготавливается в виде бочки, через которую проходят цельнотянутые котловые трубы. Разогретые газы, проходя по трубам, нагревают котельную воду, циркулирующую внутри контура теплообменника.

Важно! Интенсивность прохождения газов по дымогарным трубам регулируется положением дымососа. Интенсивность циркуляции воды в теплообменнике зависит от работы насосной станции. Теплообменники обязательно имеют толстый слой теплоизоляции, предохраняющей основной корпус котла от перегрева.

Поступление воды в теплообменник происходит через впускной коллектор, тогда как выход разогретого теплоносителя наоборот, осуществляется через выпускной коллектор. На каждом из коллекторов стоят датчики температуры теплоносителя. Домашнее отопление в доме твердотопливным котлом, схема подключения которого мало чем отличается от традиционной и общепринятой процедуры, может в каждой ситуации иметь некоторые конструктивные отличия.

Стальные теплообменники в отличие от чугунных изделий, больше подвержены коррозии, в то же время успешно справляются с передами температур. Стоимость таких устройств значительно меньше в сравнении с чугунными теплообменниками. Последние обладают высокой теплоемкостью, менее подвержены коррозии.

Конструктивные разновидности систем

Если не рассматривать традиционно используемое печное отопление, существующих на сегодняшний момент видов твердотопливных котлов не так уж и много. Основное различие между существующими моделями котлов заключается в способе подачи топлива. Дешевые агрегаты предназначены для ручной подачи топлива. В дорогих моделях для работы твердотопливного котла используется автоматическая подача топлива в топочную камеру.

Способ подачи топлива в основном определяет и принцип действия котла. Уголь, брикеты или дрова загружаются в топку и поджигаются. Нагреваемая до необходимо температуры вода в теплоносителе расходится по трубам, отапливая жилые помещения.

На заметку: однако, есть одно но! Топливо быстро сгорает и приходится снова заниматься загрузкой котла топливным сырьем. Время, которое необходимо для полного сгорания топлива ограничивается 2-8 часами, в зависимости от модели котла и его мощности. К тому же, приходится попутно убирать из подтопочной камеры золу, остатки несгоревшего топлива. Для нормальной работы котла постоянно требуется подкидывать в топку все новые и новые порции топлива.

Автоматическая подача топлива решила проблему с работой твердотопливных котлов наполовину. Требовалось принципиальное техническое решение. Для отопления с твердотопливным котлом оптимальным выходом из создавшейся ситуации стало возможность использования тепловых генераторов, которые еще называются твердотопливные котлы длительного горения.

На практике такой вид отопительной техники принято делить на два типа:

Способ загрузки в оборудовании этих видов остался принципиально тот же, только стал продолжительнее по времени и более трудоемкий. В качестве компенсаций потраченных усилий, во время работы котел создает максимально возможный тепловой эффект. Несмотря на трудность и сложность загрузки, в этих моделях происходит практически полное сжигание топлива, что значительно уменьшает количество загрузок и расход топлива.

Для пиролизных котлов процесс работы выглядит следующим образом. При отсутствии кислорода процесс горения в камере замедляется. Топливо полностью выгорает, а получаемый в результате тления, коксовый газ является вторичным топливом. Обогащенное кислородом газообразное вещество в процессе сжигания выделяет дополнительные калории тепловой энергии. Налицо высокий КПД, рентабельность и эффективность оборудования при эксплуатации.

В последнее время получил распространение обогрев жилых зданий твердотопливными котлами верхнего горения. Принципиально схема работы выглядит несколько иначе, в сравнении с традиционными моделями. Здесь пламя распространяется сверху, а не снизу, как мы обычно привыкли видеть. Горение топлива происходит постепенно, сверху вниз. В тот момент, когда верхний слой топлива подвержен интенсивному горению, нижние слои остаются нетронутыми. По мере сгорания каждого слоя топлива, воздух вместе с горючими газами опускается вниз. Этот процесс может происходить очень долго, в некоторых моделях время сгорания одной закладки может составлять 8-12 часов.

На заметку: некоторые модели твердотопливных котлов верхнего горения в поддерживающем режиме работы могут давать тепло от одной загрузки на протяжении суток и более.

Другие важные элементы конструкции — их роль в работе всей отопительной системы

Схема любого твердотопливного котла не мыслима без регулятора тяги. Данное устройство обеспечивает механическое воздействие на заслонку в дымоходе в процессе включения или отключения агрегата. Показать работу регулятора тяги можно с помощью простого рисунка.

Благодаря работе этого приспособления осуществляется автоматическая регулировка подачи воздуха в камеру сгорания, температуры нагрева теплоносителя.

Для справки: Установка регулятора выполняется при первом пуске котла, установив положение в соответствии с заданными параметрами. В полузакрытом положении при температуре 65 0 С, в открытом положении заслонки, регулятор соответствует максимальному значению температуры в 90 0 С.

Многие агрегаты, особенно большой мощности, устанавливаются вместе с буферной емкостью, которая является обязательно при обвязке твердотопливной техники с газовыми котлами в единую систему. Такое приспособление представляет собой расширительный бак, куда поступает теплоноситель. Буферная емкость в данном случае выполняет две функции, гидроразделителя и теплового аккумулятора. В результате остывания котла после выключения, вода из теплового аккумулятора расходится по радиаторам отопления, поддерживания необходимую температуру. Быстрое остывание твердотопливного котла практически невозможно, из-за того, что буферная емкость играет роль аккумулятора тепла.

Вместе с буферной емкостью котлы оснащаются термостатическим клапаном. Прибор используется для предохранения системы от перегрева. Контур охлаждения, оснащенный термостатическим клапаном, обеспечит подачу холодной воды внутрь при первых сигналах перегрева теплоносителя.

Для розжига в твердотопливных котлах современных моделей применяются различные газовые горелки. Такие устройства обычно работают на сжиженном газе, который храниться в специальном резервуаре. Розжиг топлива в камере сгорания за счет использования газовой горелки происходит за считанные секунды. В эксплуатации и в обслуживании такие горелки просты и надежны.

Заключение

Ознакомившись с устройством и схемой твердотопливного котла, узнав принцип действия некоторых видов котельного оборудования на твердом топливе, можно смело приступать к созданию в собственном доме своей автономной системы отопления. Выбор котла особой сложности не представляет. Основная тяжесть и трудности, с которыми придется столкнуться в дальнейшем – это уже сам монтаж оборудования, подключение и подготовка к пуску.

Грамотный и квалифицированный подход на каждом этапе позволит вам добиться желаемого результата.

Ссылка на основную публикацию