Котлы на твердом топливе длительного горения – как выбрать
Довольно длительное время люди думали, как избавиться от недостатков обыкновенных котлов, работающих на твердом топливе. Традиционные конструкции котельного оборудования не позволяют загружать первоначально значительное количество топлива и, соответственно, период его горения не отличается достаточной длительностью. Для поддержания процесса горения требуется постоянный контроль над ним и периодическая догрузка порций топлива. Это делает обслуживание таких теплотехнических устройств не комфортным и занимает большое количество времени на его обслуживание.
Такое положение дел привело к созданию котлов на твердом топливе длительного горения. Период между загрузками топлива в этих агрегатах значительно увеличен, а потребность в обслуживании существенно снижена.
Несмотря на то, что стоимость их находится на достаточно высоком уровне, популярность такого оборудования не снижается.
Относительная простота конструктивного решения, вариативность моделей и разнообразие материалов дает возможность создавать самодельные твердотопливные котлы длительного горения.
Работа котла длительного горения
Классическая конструкция твердотопливного котла подразумевает, что имеется камера сгорания, зольник и теплообменник, соединенные отопительной системой. Воздух, поддерживающий горение поступает через зольник. Горение топлива характеризуется большой скоростью протекания процесса.
В конструкцию котла длительного горения внесены некоторые детали, которые служат для подачи воздуха из атмосферы помещения. Такие изменения качественно меняют процесс работы устройства и уменьшают расход топлива.
Особенности работы подобного агрегата следующие:
- Для максимально возможной загрузки топлива увеличены размеры загрузочной камеры.
- После завершения загрузки порции топлива, его поджигают, а дверцу закрывают. Таким образом поступающий воздух создает условия для тления и перемещения продуктов горения в камеру сгорания.
- Для создания интенсивного притока воздуха служит форсунка. В таких условиях происходит возгорание газа с выделением значительного количества тепловой энергии.
В печи длительного горения зольник предназначен только для вывода из камеры загрузки золы.
Еще одна особенность отопительных котлов на твердом топливе заключается в возможности движения продуктов горения и вверх, и вниз. Выбрав одно из двух направлений движения газов можно оптимизировать конструктивные элементы агрегата.
Преимущества котлов долгого горения
К преимуществам современных конструкций отопительных котлов на твердом топливе длительного горения относятся:
- высокий КПД, который может достигать 85%, что обуславливается полным сгоранием топлива;
- максимально полное использование топлива сводит количество отходов к минимуму;
- свойства протекающих в устройстве процессов позволяют сократить периодичность загрузок топлива до двух, а в некоторых конструкциях, до одного раза в сутки;
- конструктивные особенности котла дают возможность автоматизации управления мощностью агрегата в достаточно широких пределах. Регулируя подачу воздуха можно достичь мощности от 30 до 100%;
- экологичность процесса обуславливается тем, что происходит полное сгорание топлива и образованием продуктов горения с низким содержанием углекислого газа.
Особенности и недостатки
Следует понимать, что котел на твердом топливе длительного горения не лишен определенных недостатков:
- значительная стоимость оборудования, компенсацией которой является его экономичностью;
- осуществление подачи топлива происходит вручную. Использование современных пиролизных котлов, топливом которых служат, пеллеты позволяет полностью автоматизировать подачу энергоносителя;
- система отопления имеет один контур, что можно компенсировать установкой для ГВС бойлера;
- в случае принудительной подачи воздуха в котел возникает потребность в электроэнергии.
Технические характеристики источников теплоты
Твердотопливные котлы могут работать практически на любом виде твердого топлива с достаточной эффективностью. Длительность полного сгорания зависит от его характеристик:
- древесина деревьев мягких пород — до 5 часов;
- древесина деревьев твердых пород — порядка 6 часов;
- уголь бурый – 8 часов;
- черный уголь — около 10 часов.
Специалисты считают, что оптимальным топливом для подобных котлов является сухая древесина. Применение дров с влажностью менее 20% и длиной 450-650 мм позволяет получить максимальную мощность и увеличить срок эксплуатации отопительного прибора.
В отсутствие высококачественной древесины заводами-производителями допускается применение альтернативных вариантов топлива. К ним относятся: отходы древесины, пеллеты и брикеты, торф, каменный уголь, отходы, содержащие целлюлозу.
Применение топлива с повышенной влажностью может стать причиной возникновения копоти, дегтя, понижением теплотворности или привести к затуханию. Это связано с образованием водяного пара в значительных количествах.
Выбираем конструкцию
Основными параметрами, влияющими на выбор отопительного агрегата, являются:
- размеры отапливаемого помещения;
- наличие и уровень теплоизоляции помещения;
- требуемый температурный режим в помещении;
- качество используемого топлива.
Основные виды котлов длительного горения
Сжигание топлива снизу вверх
Конструкция этого устройства не отличается сложностью. По форме он выполняется в виде цилиндра или прямоугольника. Он состоит из топливника с высотой метр и выше, который окружает водяная рубашка.
В устройстве дверка для загрузки топлива располагается вверху, а дымовая труба установлена твердотопливного котла сбоку. Эти особенности дают возможность, меняя высоту корректировать объем топливника, что в свою очередь оказывает влияние на продолжительность процесса горения и мощность агрегата.
Техническое решение, принятое при расположении дверцы, позволяет использовать дрова с большей длиной, которые загружаются вертикально. Для разжигания топлива предназначена дверца, устроенная в нижней части котла. После стабилизации горения производится регулировка скорости поступления воздуха посредством поддувальной дверцы. От этого параметра будет зависеть продолжительность процесса горения.
Теплообменник этой конструкции имеет площадь меньшую, чем у других подобных конструкций, что приводит к увеличению расхода топлива.
Конструкция шахтного типа
Название этого отопительного устройства соответствует конструктивным особенностям камеры загрузки. Ее размеры таковы, что соотношение высоты ее к поперечному сечению имеет значительную величину. В этом случае процесс загрузки энергоносителя производится сверху. Поджигание происходит внизу, но при этом пламя и дымовые газы движутся в камеру, соседнюю с камерой загрузки. В ней устанавливается теплообменник.
Как правило, теплообменник выполняется прямоугольного сечения. В него производят врезку труб, где движется пламя и продукты горения.
Другим вариантом исполнения теплообменника является организация водотрубной конструкции, предусматривающей перемещение в ней теплоносителя.
Устройство с горением сверху вниз
Для такого устройства котла на твердом топливе длительного горения характерно реализация процесса горения с верхней точки котла и перемещение в нижнюю. Топливо при этом поджигается вверху и в процессе прогорания происходит его выгорание при достижении дна, подобно работе печи Бубафоня. Процесс протекает с той разницей, что дополнительно имеется возможность передачи тепла теплоносителю.
Для реализации возможности протекания горения подобным образом, одним из элементов конструкции является наличие телескопической трубы. С ее помощью подается воздух в очаг горения. Для создания равномерного распределения воздуха конец трубы оснащается блином, имеющим лопасти. В момент загрузки топлива эта труба находится в верхнем положении. При постепенном прогорании топлива ее высота уменьшается под собственным весом, что дает возможность обеспечить непрерывность подвода воздуха.
В этих котлах производится предварительный подогрев воздуха в специально предназначенной для этого камере, что улучшает горения топлива. Такая камера размещена в верхней части камеры, где осуществляется горение. Подача воздуха регулируется при помощи задвижки на входе в камеру, предназначенную для подогрева. Если конструкция котла не предполагает подогрева воздуха, то задвижка, выступающая в роли регулятора воздушного потока, устанавливается в торце трубы.
Как правило, теплообменник представляет собой водяную рубашку, которую размещают вокруг камеры, где происходит горение. Эффективность теплообменника повышается путем монтажа дополнительных регистров в верхней части камеры. Загрузочная дверца размещена вверху сбоку, а для удаления золы и остатков не сгоревшего топлива предусмотрена нижняя.
В некоторых случаях боковая дверца имеет длину практически на всю длину камеры сгорания. При таком техническом решении не возникает проблем с обслуживанием теплотехнического устройства, но возникают сложности при его изготовлении.
Кирпичные котлы
Изготовление котлов длительного горения из металла приводит к значительному увеличению веса конструкции. Это связано с тем, что загрузочная камера имеет большие габариты, что, соответственно, увеличивает размеры всего котла. Для монтажа на отведенное для него место, нередко, требуется привлечение грузоподъемной техники, а, иногда, вынуждены производить демонтаж крыши. Не меньшие сложности наблюдаются при необходимости разборки отопительного устройства.
Устранить такой недостаток можно при использовании конструкцию котла с топливником, выполненным из кирпича. Металл используется только для изготовления теплообменника. Практика показывает, что оптимальной конфигурацией их является прямоугольник. Кладка кирпича производится в соответствии с правилами, регламентирующими проведение печных работ.
При сооружении котла на твердом топливе подобным образом, имеется возможность осуществления подбора устройства и габаритов, соответствующих конкретным условиям дома и площади помещения котельной. Также имеется возможность установки его в пространстве дома. Для гармоничной интеграции в интерьер котел облицовывается высококачественным кирпичом.
Для сооружения кирпичного твердотопливного котла длительного горения необходимы минимальные навыки проведения работ по кладке печей, причем эти работы под силу выполнить одному. Сооружение котла производится там, где планируется его эксплуатировать. При возникновении необходимости, его без труда можно демонтировать.
