Твердотопливные котлы
Несмотря на все недостатки, твердотопливные котлы для отопления частного дома используются в большинстве случаев. Наверно, во многом это благодаря привычке и традициям, но факт остается фактом — котлов на твердом топливе в нашей стане установлено больше чем всех других.
Твердотопливные котлы работают в основном на дровах и на угле
В основном для отопления используют два вида твердого топлива — дрова и уголь. Что проще достать и дешевле купить, тем в основном и топят. А котлы — под уголь и дрова надо использовать разные: в дровяных твердотопливных котлах загрузочную камеру делают большего объема — чтобы можно было заложить больше дров. В угольных ТТ котлах топку делают меньше по размеру, но с более толстыми стенками: температура горения очень высокая.
Плюсы и минусы
К достоинствам данных агрегатов можно отнести:
- Недорогое (относительно) отопление.
- Простая и надежная конструкция котлов.
- Есть энергонезависимые модели, которые работают без электричества.
Недостатки серьезные:
- Циклический режим работы. В доме то жарко, то холодно. Для нивелирования этого недостатка в системе устанавливают теплоаккумулятор — большую емкость с водой. В ней на фазе активного горения запасается тепло, а потом, когда закладка топлива прогорит, запасенное тепло расходуется на поддержание нормальной температуры.
- Необходимость регулярного обслуживания. Дрова и уголь надо закладывать, разжигать, затем регулировать интенсивность горения. После прогорания топку надо вычистить и запустить процесс по-новой. Очень хлопотно.
Принцип работы обычного твердотопливного котла - Невозможность оставить дом на длительное время. Из-за цикличности работы необходимо присутствие человека: надо топливо подкидывать, иначе система при длительном простое может замерзнуть.
- Процесс закладки топлива и чистки котла довольно грязное занятие. При выборе места установки это стоит учитывать: ставить котел надо максимально близко к входной двери, чтобы не носить грязь через все помещение.
Если говорить в общем, то использование твердотопливного котла для отопления частного дома — неудобное решение. Хоть закупка топлива, как правило, обходится относительно недорого, но если посчитать еще затраты времени, то не так уж и дешево выходит.
Котлы длительного горения
Чтобы увеличить промежуток между закладками топлива были разработаны котлы длительного горения. В них используются две технологии:
- Пиролиз. Пиролизные твердотопливные котлы имеют две или три камеры сгорания. Закладка топлива в них горит при недостатке кислорода. При таком режиме образуется большое количество дымовых газов, большая часть которых горючи. Причем при горении они выделяют тепла намного больше, чем дрова или тот же уголь. Эти газы попадают во вторую камеру, куда через специальные отверстия подается воздух. Смешиваясь с ним, горючие газы воспламеняются, выделяя дополнительную порцию тепла.
Принцип работы пиролизного котла - Режим верхнего горения. В традиционных твердотопливных котлах огонь распространяется снизу-вверх. Из-за этого горит большая часть закладки, топливо прогорает быстро. Во время активного горения часто происходит перегрев системы и дома, что очень некомфортно. При использовании верхнего горения огонь разжигается только в верхней части закладки. Одновременно горит только небольшая часть дров, что выравнивает тепловой режим и увеличивает срок горения закладки.
Котел с верхним горением
Насколько эффективны эти технологии? Довольно эффективны. В зависимости от конструкции одна закладка дров может гореть от 6-8 до 24 часов, а угля — от 10-12 часов до нескольких суток. Но для получения такого результата необходимо использование топлива высокого качества. И дрова и уголь должны быть сухими. Это — основное требование. При использовании влажного топлива котел даже может не выйти на режим тления, то есть, греть он не начнет. Если у вас есть дровник с двух-трех годичным запасом дров или обширный сарай, в котором храниться уголь, котел длительного горения для отопления частного дома — хороший выбор. Лучше, чем обычный.
Классификация котлов по видам
Схема продольного горизонтального водотрубного парового котла. Паровые котлы производятся двух типов: газотрубные и водотрубные. Конструктивно все котельное оборудование, при которых нагреваемые газы проходят через трубы, жаротрубные, дымоходные, называются газотрубными. Нагревание воды, которая движется снаружи трубок, происходит продуктами сгорания, движущимися по трубкам небольшого диаметра. В последнее время такие схемы нагревания теплоносителя практически не применяются. Водотрубные котлы подогревают воду или теплоноситель газами, которые вырабатываются при сжигании определенного топлива. Вода в таких нагревательных конструкциях движется по тонким трубкам. Водотрубные различаются на прямоточные и барабанные.
Чертежи и схемы водотрубных паровых котлов намного сложнее газотрубных, но в обслуживании они гораздо проще:
- такие устройства имеют низкую вероятность взрыва;
- во время нагрева легко регулируются посредством изменения нагрузки;
- быстро нагреваются и имеют высокую эффективность;
- при их эксплуатации вполне допустима небольшая перегрузка;
- за счет небольших размеров транспортировка не вызывает сложностей.
Хотя при наличии множества преимуществ такие устройства обладают и некоторыми недостатками: ремонт и замена деталей затруднена большим количеством узлов и составляющих.
В процессе эксплуатации вырабатывается вода различной температуры, следствие чего выделяют:
низкотемпературные котлы;
Схема двухбарабанного вертикального водотрубного парового котла с экранированой топкой. На выходе из такого парового котла температура воды достигает 100-110 °С. Такие приборы очень экономичны, имеют высокий КПД работы. К материалу изготовления не предъявляют высоких требований. Но при всем этом возможно появление небольших негативных моментов, например, образование конденсата, который может вступать в реакцию с иными продуктами горения или затруднять этот процесс.
агрегаты, функционирующие для подогрева воды свыше 150°С.
Такие устройства отличаются длительным сроком эксплуатации и высокой степенью надежности в процессе подогрева воды. Функционируют с низким уровнем шума и атмосферу практически не загрязняют. В монтаже и обслуживании очень практичные и недорогие.
Сфера использования таких приборов — промышленность и производство.
Газовые отопительные котлы
Такие отопительные элементы отличаются большой мощностью и малым рабочим пространством. Такие котлы могут быть как элементом отопления, то есть являться частью отопительных систем домов, так и частью системы горячего водоснабжения.
Для газового оборудования можно выделить следующую классификацию:
- по количеству контуров;
- по способу исполнения;
- по способу выброса отработанного газа;
- по своей эффективности, а более точно, по принципу работы с водяным паром;
- по способу розжига.
По первому признаку выделяют одноконтурные и двухконтурные элементы. Котлы с одним контуром являются частью только отопительной системы, как правило. Иногда они являются частью системы горячего водоснабжения.
Схема котла в маленькой семейной бане.
На практике гораздо чаще встречаются двухконтурные элементы. Для таких котлов отопления характерно то, что они являются частью сразу двух отдельных систем: системы отопления и системы горячего водоснабжения.
По второму признаку выделяют настенные и напольные приборы. Чаще встречаются настенные. Большим преимущество напольных отопительных приборов можно назвать то, что они имеют очень широкий диапазон выбора мощности. Такие котлы используют для систем отопления, рассчитанных на помещения общей отопительной площадью не более 200 кв. единиц.
Настенные же котлы более компактны, кроме того, они устанавливаются на стены, что еще больше экономит рабочее пространство. Для таких котлов характерно то, что они имеют специальные приборы для их же безопасности. Такой комплект приборов называется группой безопасности, а также иные элементы.
По способу выброса отработанного газа выделяют два вида котлов: с принудительной тягой и с естественной. В приборах с принудительной тягой выход отработанных газов осуществляется по средствам коаксиальных труб, которые конструктивно состоят из внешней части и внутренней. Большим преимуществом таких котлов можно назвать то, что они для горения не используют воздух внутри помещения, поэтому не нуждаются в постоянном проветривании отапливаемого помещения для запасания свежим воздухом.
Схема газового котла отопления.
Что касается котлов с естественной тягой, то выброс отработанных газов происходит естественным путем – за счет постоянного притока чистого воздуха снаружи.
Стоит заметить, что подобные системы не подходят для больших жилых домов. Они могут быть установлены в нежилых помещениях, или жилых помещениях с малой отопительной площадью.
По своей работе с отработанными газами или по своей эффективности все подобные агрегаты можно также разделить на два основных вида – на конденсационные и конвекционные котлы.
Конденсационные котлы используют две энергии – от сгорания газа и от образованного конденсата. Конденсат собирается в специальной камере, где отдает часть своей энергии. Такие котлы характерны смещением точки росы, что увеличивает КПД.
Конвенционное оборудование получает только энергии сгорания топлива.
По способу розжига можно выделить котлы отопления с электронным и ручным розжигом. Котлы с электронным розжигом являются автоматическими (абсолютное большинство отопительных газовых котлов). Такие котлы отличаются своей экономичностью по отношению к приборам с ручным розжигом. Связано это с тем, что такие котлы не содержат в своем составе специальной камеры розжига, в которой пламя горит постоянно.
Схема устройства и работы твердотопливного котла отопления.
Котлы с автоматическим розжигом запускаются автоматически в необходимый момент времени. Кроме того, такие агрегаты способны самостоятельно возобновить работу в случае сбоя электропитания, в то время как котлы с пьезоэлементом нуждаются в присутствии человека.
Все эти разновидности котлов могут быть как энергозависимыми, так и независимыми. Для систем отопления, которые оборудованы энергозависимым котлом, характерно принудительное движение теплоносителя. Для энергонезависимых – естественное движение воды. Обусловлено это тем, что поддерживать горение котел способен и без электричества, а вот движение теплоносителя осуществляется благодаря циркуляционному насосу, который работает от электричества. Если такой насос имеется, то теплоноситель приводит в движение он (принудительное движение). Если насоса нет, то движение воды возможно только благодаря давлению самого теплоносителя.
Различия и виды парового оборудования
Агрегаты, предназначенные для генерирования пара, представлены следующими основными разновидностями:
- паровое котловое оборудование для энергетического использования в условиях электрических станций и турбин;
- промышленное котловое оборудование, предназначенное для производственной выработки пара;
- паровые котлы, используемые для отопления, работы прачечных, а также применяемые в эксплуатации установок для дезинфекции;
- утилизационное котловое оборудование, производящее пар посредством теплового отбора от дымовых газов, которые образуются в металлургической и химической промышленности.
Паровой котел промышленного типа
Котловые агрегаты парового типа значительно отличаются от водогрейного оборудования, что обусловлено нагревом воды с доведением её до парообразного состояния.
Предпочтение следует отдавать безопасному в эксплуатации современному оборудованию, конструкция которых характеризуется максимально быстрым парообразованием в малых объемах, без аккумуляции пара — внутри системы.
Барабанная схема
Барабанный котел характеризуется перемещением воды посредством экономайзера, с последующей подачей жидкости в барабанное устройство, расположенное в верхней части агрегата. Сила тяжести в устройствах с естественной циркуляцией позволяет воде попадать в не обогретую трубную систему, после чего жидкость перемещается внутрь обогреваемых труб, где образуется пар. Низкая плотность пароводяной смеси способствует её забросу через экранные трубы в барабанное устройство, где происходит разделение на воду и пар.
Схема барабанного котла
Жидкость естественным образом поступает в опускной трубопровод, а насыщенный пар переходит в паровой перегреватель. Котлы, имеющие естественную циркуляцию, отличаются кратностью водяной циркуляции в пределах 5-30 раз. Котловое оборудование с циркуляцией принудительного типа оснащается насосным устройством, создающим напор. Показатели кратности такого циркуляционного контура составляет 3-10 раз.
Котел барабанного типа функционирует при давлении, показатели которого ниже критического уровня, поэтому такое оборудование относится к категории агрегатов, обладающие высоким коэффициентом полезного действия.
Прямоточная схема
В таком типе оборудования присутствует принудительное и однократное движение по замкнутому контуру, в процессе чего, вода становится перегретой паром.
Процесс парового образования останавливается в зоне перехода.
Пароводяная смесь, находящаяся внутри испарительного трубопровода, доставляется в паровой перегреватель.
Прямоточные котлы оснащаются паровым прогревателем промежуточного типа, нужным для вторичного нагревания пара, который поступает из турбины и туда же возвращается. Также особенностью любой разомкнутой гидросистемы, является сохранение работоспособности на докритическом давлении и сверхкритических показателях.
Преимущества представлены отсутствием необходимости монтировать тяжелые коллекторные установки, произвольной компоновкой нагревательных поверхностей, повышенными допустимыми тепловыми нагрузками и высоким КПД, а также максимально эффективной эксплуатацией при незначительном уровне теплоаккумулирующих возможностей.
Конструкционные особенности прямоточного котельного оборудования требуют максимально точного соответствия таких показателей, как выработка пара и топливная подача.
Работающие на электричестве
Электрические отопительные котлы отличаются тем, что их можно использовать в жилом помещении. Такие устройства, в принципе, могут похвастаться множеством положительных качеств:
- не выделяют вредных веществ, загрязняющих воздух в комнатах;
- уровень шума при работе минимальный;
- для содержания электрических котлов отопления не потребуется установка дымохода;
- простой процесс монтажа;
- отличаются небольшими габаритами.
Электрокотлы делятся на электродные, тэновые и индукционные. Тэновые устройства являются самыми популярными. Их принцип работы основан на нагреве теплоносителя посредством спиралевидного обогревателя – ТЭНа.
Сфера применения
Сфера использования электрокотлов достаточно широка: при помощи них можно обеспечить теплом целую квартиру. Часто их применяют в качестве запасных источников получения тепла.
Поэтому рекомендуется установить дополнительные источники электроэнергии.
Как организовать горячее водоснабжение (ГВС)?
Двухконтурный котел рассматривают, когда в доме всего пара смесителей (на кухне и в ванной), и оба расположены в радиусе 5 метров. Один контур работает на отопление, второй — на ГВС. Вода нагревается проточным методом. Ее максимальная температура зависит от расхода, поэтому при одновременном использовании несколькими потребителями — например, в кухне и в ванной — могут ощущаться перепады. Скорость нагрева воды для ГВС зависит от мощности, производитель указывает количество литров в минуту.
Альтернативный вариант: одноконтурный котел с бойлером — емкостью, которая накапливает запас горячей воды для бытовых нужд, используя косвенный нагрев. Это решение дороже, зато вы получаете стабильную температуру вне зависимости от расхода. Есть и нюансы: на повторный нагрев воды в бойлере требуется некоторое время; бойлер требует дополнительное место для установки. Учитывайте их при выборе объема.
Материалы труб в котельной — что выбрать?
Лучшие настенные одноконтурные газовые котлы
Качественный обогрев помещений – основное назначение одноконтурных агрегатов. Теплообменник подогревает теплоноситель (воду, пар), циркулирующий по отопительной системе в доме. Одноконтурные газовые котлы настенного типа отличаются сравнительно маленькими габаритами, имеют хороший КПД (не меньше 90%). Такие конструкции популярны среди владельцев небольших помещений. Представляем одноконтурные котлы, вошедшие в пятерку лучших моделей.
Газовый котел настенного типа выпущен под немецким брендом Bosch рассчитан только на обогрев помещения. В процессе работы прибор расходует природный газ в объеме 2,8 м3/час. Тип теплоносителя – вода. Камера сгорания – турбированная, закрытая. Мощность агрегата Bosch Gaz 6000 W WBN 6000 24H равна 24 кВт, коэффициент полезного действия равен 93%, вес 34 кг. Розжиг производится в автоматическом режиме. В конструкцию прибора входит насос циркуляционный с встроенным деаэратором, вентилятор. На передней панели установлен жидкокристаллический дисплей, высвечивающий данные о работе котла, коды ошибок.
Плюсы:
- Компактность изделия.
- Высокое качество сборки.
- Строгий дизайн.
- Простота управления.
- Предусмотрен автоматический контроль мощности, тяги, пламени, циркуляции теплоносителя.
- Защита против замерзания.
- Датчики безопасности с функцией автоматического отключения.
- Регуляторы рабочих параметров OpenThermTM.
Минусы:
- Корпус сделан из тонкого металла.
- Сложность первоначальных настроек.
- Высокая стоимость обслуживания и оригинальных запчастей.
Стандартный газовый котел произведен в Словакии. Устройство настенного вида рассчитано на обогрев помещений общей площадью не более 120 квадратных метров. Модель Protherm Пантера 12 KTO можно устанавливать в закрытых помещениях без дымохода, т. к. он самостоятельно отводит продукты сгорания в принудительном порядке. Материал изготовления горелки – хромоникелевая сталь.
Для удобства пользователей на корпусе агрегата размещен специальный жидкокристаллический дисплей. На экран выводятся показатели датчиков, отображающие процесс обогрева, коды ошибок. При необходимости хозяин изменяет рабочие параметры при помощи соответствующих кнопок. В перечень функций прибора входят: защита от перегрева, замерзания, контроля пламени, тяги в дымоходе.
Плюсы:
- Высокая эффективность агрегата.
- Компактность.
- Современное оформление дизайна.
- Безопасность эксплуатации.
Минусы: отсутствие автоматической подачи топлива.
Итальянский навесной газовый котел Ariston Clas EVO 15 FF System работает на сжиженном или природном газе, способен обеспечить теплом помещения площадью до 165 кв. м. Мощность изделия равна 16,5 кВт, коэффициент КПД – 93,6%, вес – 30 кг, габариты – 400х770х315 мм. За один час работы котел сжигает газ объемом в 1,75 метров кубических. Теплообменник изготовлен из меди. Диапазон температур в контуре – от +35 до +80°С. Благодаря турбированной камере сгорания закрытого типа, а также принудительной тяге агрегат подходит для помещений без дымохода.
Плюсы:
- Компактные размеры.
- Красивый дизайн.
- Тип розжига – автоматический.
- Электронное управление, экран ЖК, кнопки.
- Имеется защита от замерзания и нарушения циркуляции воды в системе.
Минусов нет.
Настенный газовый котел Buderus Logamax plus GB172i изготовлен в ультрасовременном стиле. Агрегат характеризуется повышенной экономичностью и эффективностью. Используя программу Buderus EasyControl и установленный модуль web КМ200, хозяин может управлять отоплением на расстоянии при помощи смартфона. Материал изготовления лицевой панели – титановое стекло Buderus Titanium Glass.
Плюсы:
- Энергоэффективность (при использовании дополнительной системы управления Logamatic RC300 котел соответствует классу А+++).
- Стильный дизайн.
- Гармоничное сочетание с любым оформлением интерьера.
- Компактность (котел занимает мало места в пространстве).
- Удобство, простота пользования.
- Устойчивость покрытия корпуса к царапинам, легкий уход.
- Универсальность (прибор идеально подходит для установки в квартирах, частных домах, офисных зданиях и т. п.).
Минусы: высокая цена.
Как работает котел на электричестве, так и на твердом топливе
Смешанные отопительные котлы на твердом топливе и на электричестве, работают по принципу использования резервного источника тепла. На практике, это означает, что после того, как теплоноситель перестает нагреваться от сжигания дров, угля и т.п., включается электротэн, продолжающий поддерживать необходимую температуру в системе отопления.
Гибридный комбинированный твердотопливный котел с электронагревом, подогревает теплоноситель посредством «водяной рубашки» и имеет специальное технологическое отверстие, для установки трубчатого нагревательного элемента. В базовой комплектации, отверстие прикрыто заглушкой. По желанию заказчика, котел доукомплектовывается нагревательным блоком.
Как происходит переключение энергоносителя
Существует два способа переключения с одного вида топлива на другой, отличающихся по степени автоматизации:
Ручное включение – в устройстве твердотопливного котла с электрическим ТЭНом, использующим ручное переключение между видами топлива, отсутствует терморегулятор и датчик температуры. В базовой комплектации, практически все модели двухтопливных агрегатов, имеют именно такой способ включения электротэна.Данное решение крайне неудобно и не решает основную проблему. После затухания пламени в котле, чтобы включить нагрев теплоносителя, потребуется личное участие пользователя.
Автоматическое переключение – в дополнительной комплектации, электро-твердотопливные котлы для отопления частных домов, укомплектовываются датчиками температуры и автоматическим блоком управления. Переключение между энергоносителями, осуществляется в автоматическом режиме. Датчик, установленный на обратке, контролирует температуру нагрева.После прогорания твердого топлива, теплоноситель постепенно остывает. При достижении минимально допустимого значения нагрева, датчик подает сигнал на автоматику, включается электротэн, продолжающий греть жидкость в водяном контуре, пока не будет заново затоплен котел. После прогрева теплоносителя до необходимых показателей, термодатчик снова подает сигнал, но уже на отключение электротэна.
Современные универсальные котлы отопления на твердом топливе и электричестве, помимо датчиков, устанавливаемых на обратку теплоносителя, подключаются к термодатчикам, расположенным в комнатах и контролирующим прогрев помещений. Автоматика обеспечивает работу в нескольких режимах, в том числе, «антизамерзания», поддерживая минимально допустимый нагрев теплоносителя, предотвращающий его замерзание.
Можно ли самому установить ТЭН в тт котел
В большинстве современных котлов, в теплообменнике предусмотрено отверстие под установку электротэна. Подключить трубчатый нагревательный элемент, в таком случае, достаточно просто. Из котла сливают воду и устанавливают ТЭН, посредством специального резьбового соединения. Для герметизации, используют термостойкий силикон.
Если отверстие в конструкции не предусмотрено, возможность установки ТЭНа зависит от конструкции, точнее материала теплообменника:
Чугунные котлы – высверлить отверстие под ТЭН достаточно проблематично. В процессе резки или последующей эксплуатации, могут пойти трещины, приводящие к нарушению герметичности конструкции. Отремонтировать повреждения не получится, потребуется замена поврежденной секции.
Стальные котлы – выполнить отверстие под установку ТЭНа не представляет труда. В любой специализированной мастерской, работу выполнят за несколько минут. После высверливания отверстия, можно установить ТЭН необходимой мощности.
Приобретая твердотопливный котел, следует обратить внимание на наличие монтажного отверстия под установку электротэна. В дальнейшем, это облегчит подключение нагревательного элемента и устранит необходимость в проведении сложных технических работ по изменению конструкции
