Отличие от полуавтоматических котлов
В отличие от полуавтоматических моделей, где контролируется только частота вращения лопастей вентилятора, автоматические агрегаты способны управлять и интенсивностью загрузки топлива. Исходное сырье подается с помощью шнекового механизма из специального склада. По внешнему виду установка похожа на мясорубку, однако роль мяса выполняет топливный состав. В его качестве используется:
- Уголь (каменный или бурый).
- Пеллеты.
Автоматические угольные котлы длительного горения могут работать в течение 3-4 дней без повторной загрузки топлива. А если хозяева вынуждены покинуть помещение, достаточно активировать режим защиты от размораживания, в котором система будет поддерживать оптимальный температурный режим. Полуавтоматический котел требует непосредственного участия человека.
Дровяные котлы для отопления частного дома: рейтинг ТОП-10 моделей и советы по подбору агрегата
Когда наступает холодное время года, очень важно сохранить тепло, комфорт и уют в вашем доме. Вы должны заранее позаботиться об этом, организовав хорошую систему отопления
Самым важным вопросом в таком случае всегда является выбор котла.
Существует широкий выбор в области электронных и неэлектронных накопительных нагревателей: Устройства, работающие на твердом и жидком топливе, подключенные к электричеству или газу, комбинированные устройства. По мнению экспертов, дровяной котел для отопления частного дома — одно из самых разумных решений.
Неоспоримым преимуществом твердотопливных моделей является их экономичность. Они сложнее в обслуживании и в некоторых отношениях не дотягивают до других видов отопления. Но если вы выберете правильное средство, оно будет не менее эффективным
На что следует обратить внимание при покупке и на какие модели стоит обратить внимание? Все они подробно описаны ниже
Прежде чем остановить свой выбор на конкретной модели котла, необходимо знать критерии, которые следует учитывать. Знание специфики работы и основных параметров аппарата поможет вам выбрать тот, который отвечает всем вашим требованиям.
Прежде всего, учтите следующие нюансы:
- Тип и мощность котла,
- мощность прибора и площадь помещения,
- время горения и поддерживаемое топливо,
- материал теплообменника,
- дополнительные функции и системы защиты.
- Котлы могут быть одноконтурными или двухконтурными. Первый вариант подключается к автономной системе отопления и предназначен только для обогрева. Некоторые модели работают в паре с бойлером.
Второй вариант заменяет водонагреватель и бойлер и обеспечивает не только отопление, но и горячую воду.
КПД котла, выраженный коэффициентом полезного действия, показывает, насколько эффективно работает прибор. Чем он выше, тем меньше топлива требуется для обогрева помещений.
Одним из важнейших показателей оборудования является тепловая мощность. Этот параметр выбирается в зависимости от площади нагреваемой поверхности.
Желательно, чтобы мощность можно было регулировать для достижения оптимальной комфортной температуры.
Котлы с открытой камерой забирают кислород из помещения и выпускают продукты сгорания через дымоход. Их следует устанавливать в хорошо проветриваемом помещении. Закрытые камеры могут быть установлены практически в любом помещении
Время горения в котле зависит от продолжительности сгорания топлива. Дольше всего сохраняют тепло пиролизные котлы, приборы длительного горения. Лучшим выбором будут приборы, сжигающие не только древесину, но и альтернативные виды топлива.
При выборе также важно обратить внимание на теплообменник:
Теплообменники для котлов изготавливаются из трех видов сырья — стали, чугуна и меди. Для дровяных котлов предпочтительнее чугунный теплообменник.
Стальные теплообменники легче и выдерживают любой диапазон температур. Однако эти устройства подвержены коррозии.
Чугунные элементы являются наиболее долговечными. Срок их работы обычно составляет не менее 15 лет. Эти приборы долго нагреваются и медленно остывают
Они очень тяжелые и должны собираться с осторожностью
Медные элементы компактны, устойчивы к коррозии, легки и обладают хорошей теплоотдачей. Чаще всего они встречаются в настенных котлах.
Топливо подается в печь и сжигается для получения тепла. Это классический вариант. Существуют пиролизные котлы, в которых твердое топливо (древесина) сгорает, выделяя газ, который затем сжигается для получения тепла. КПД несколько выше, но особенности классических и пиролизных котлов мы обсудим позже.
Мощность
Таким образом, для отопления дома площадью 150 м2 достаточно котла мощностью 15 кВт. Он обеспечивает температуру +18 0C, даже если наружная температура составляе т-36 0C. Если теплоизоляция дома недостаточна или в нем суровый климат, лучше выбрать котел с небольшим запасом мощности.
Если котел будет использоваться в системе бытового горячего водоснабжения, это необходимо учитывать при расчете мощности теплообменника. Эксперты утверждают, что мощность двухконтурного котла должна быть не менее 24 кВт, чтобы обеспечить комфорт проживания в любом случае. Наиболее точные расчеты следует доверить профессионалам, которые учитывают все особенности дома и системы отопления.
В топку твердотопливного котла можно бросать дрова, уголь, пеллеты и опилки. Ошибочно полагать, что эффективность котла останется неизменной независимо от того, какое топливо используется. Многие модели котлов могут работать на различных видах топлива, но максимальная эффективность достигается только при использовании топлива, указанного производителем в качестве основного. Если используется топливо с более низкой теплотворной способностью, КПД может снизиться на 25-30%, а если топливо слишком влажное, КПД может снизиться до 40%.
Средние параметры выработки тепла для различных видов топлива
Древесина — 2500 ккал/кг: Куски древесины обычно имеют длину 25-30 см и могут быть распилены или разрублены
Важно, чтобы древесина была сухой,
- Антрацит — 7400 ккал/кг,
- уголь — 7000 ккал/кг,
- бурый уголь — 3500 ккал/кг,
- гранулы — 4500 ккал/кг.
- Чем больше объем камеры сгорания, тем больше топлива можно залить и тем реже вам придется бегать к плите и доливать новую порцию. Обычно в спецификации котла указывается отношение объема загрузки к мощности, которое измеряется в л/кВт. Поскольку стальной котел имеет несколько более компактные параметры при той же мощности, что и чугунный, это соотношение составляет для него 1,6-2,6 л/кВт. Для чугунных котлов он составляет 1,1-1,4 л/кВт. Чем выше коэффициент, тем реже нужно эксплуатировать котел.
Благодаря увеличенному топочному отверстию устройство может вмещать большие куски древесины диаметром до 22 см. Выход управляется термомеханическим регулятором. Для контроля давления и температуры предусмотрен термометр.
Общие характеристики угольных котлов
По большому счету угольный котел с автоматической подачей топлива, это не только облегчение в обслуживании и эксплуатации агрегата, но и повышенный КПД, который, в зависимости от качества угля, составляет 80-90%. На обычные твердотопливные котлы производители заявляют КПД 80%, но на практике цифра не превышает 55-60%.
Пиролизные угольные котлы
Автоматический угольный котел пиролизного типа имеет две камеры сгорания. В основной топке, как и в любом твердотопливном агрегате, горит уголь и от него поднимаются горячие газы, температура которых составляет порядка 1200-1300°C. Прелесть устройства в том, что этот технически полезный продукт не выбрасывается в атмосферу через дымоход, а попадает в другую топку, где догорает чуть ли не без остатка. Окончательный выброс газов у пиролизного котла не имеет цвета, а их температура составляет всего 150-160°C.
Учитывая тот факт, что раскаленный газ не выбрасывается наружу по дымоотводной трубе, становится понятным, откуда берется столь высокий КПД у пиролизного твердотопливного котла – он использует ресурс энергоносителя почти без остатка. Такая система позволяет делать не более одной закладки топлива в сутки, что значительно экономит время человека, но если у агрегата предусмотрен загрузочный бункер, то закладку делают один раз за 4-7 дней, но это зависит от величины емкости.
Котлы длительного горения
Автоматические угольные котлы длительного горения имеют несколько замысловатую конструкцию, во всяком случае, она отличается от общепринятых взглядов и технических норм. Дело в том, что теплообменник здесь расположен не в верхней части топки, что вполне логично, а сзади или вокруг неё. Но именно такое расположение позволяет повысить КПД до максимума, так как слой угля здесь горит не снизу-вверх, как обычно, а сверху вниз и это реально сокращает затрату энергоносителя. Кроме того, процесс горения довольно-таки слабый и его, скорее всего, можно назвать тлением, но он выделяет достаточно теплокалорий для теплообменника.
Как и везде, для поддержания горения необходим непрерывный приток воздуха – в таких агрегатах он нагнетается автоматически, причем уже в подогретом состоянии. Такой способ функционирования отопителя позволяет сократить периодичность загрузки угля в полтора-два раза.
Угольные котлы с бункером
Угольные котлы-автоматы с бункером могут быть длительного горения или пиролизными агрегатами. Суть автоматического процесса здесь заключается в том, что топливо, загруженное в сопряженную с котлом емкость, автоматически или полуавтоматически поступает в топку. Безусловно, это процесс не постоянный – там предусмотрен дозатор, регулирующий не только количество энергоносителя, но и время очередной загрузки твердого топлива.
Регулярность загрузки самого бункера зависит от типа и модели твердотопливного котла, который от него снабжается и от объема стального короба для хранения топлива – чем он больше, тем длительнее период между его заполнениями. Сам уголь в топочное отделение здесь подается транспортером и пока в емкости что-то содержится – котел продолжает функционировать. Чаще всего используют небольшие бункеры, которых хватает на неделю или меньше того, но возможны варианты, когда количества энергоносителя может обеспечивать горение в течение месяца, а порой и в продолжение всего отопительного сезона.
Автоматические угольно-пеллетные котлы
По большому счету, автоматические угольно-пеллетные котлы, это те же агрегаты, которые предназначены для сжигания угля, но с возможностью использовать пеллеты в качестве энергоносителя. Некоторые хозяева считают, что они содержат какие-то вредные химические примеси и мне даже приходилось слышать мнение о том, что такие гранулы делают из переработанных полимерных отходов – пластиковых бутылок, ПЭ пакетов и т.п. Но это совсем не так – пеллеты представляют собой биотопливо в чистом виде, которое производят из торфа, а также отходов от пиломатериалов и сельского хозяйства.
Внутренняя конструкция
Твердотопливный котел для отопления частного дома с автоматической загрузкой топлива отличается от полуавтоматов более сложным внутренним устройством. Так, процесс сгорания топлива осуществляется в специальной горелке, а отходы в виде золы постепенно ссыпаются в зольник. С помощью колосников можно топить котел в полуавтоматическом режиме.
Чтобы оборудование работало качественно и без сбоев, нужно подготовить уголь с правильной фракцией. Процедура нагрева теплоносителя выполняется в теплообменнике.
Чтобы продлить срок службы котельной установки, важно грамотно настроить температурный режим на обратке. Если обратка будет холодной, теплообменник подвергнется растрескиванию или сильной деформации
В крупногабаритных системах с длинными контурами размещают 3-ходовые термостатические клапаны, которые будут в автоматическом режиме смешивать горячий теплоноситель с холодным.
Изготовление котла своими руками
Независимо от сложности модификации, все котлы угольного типа длительного горения состоят из нескольких основных, обязательных элементов, представленных зоной загрузки, зоной тления и зоной финишного сжигания топлива. Выполнить такую конструкцию самостоятельно вполне возможно при наличии определенных навыков, а также сварочного аппарата, болгарки и материалов, представленных:
- корпусной металлической трубой длиной около метра, диаметром от 35-40см и более, с толщиной стенок не менее 3-4мм;
- листовой сталью толщиной 5мм;
- металлическим швеллером;
- кислородной трубой из металла сечением 60мм;
- выводной металлической трубой сечением 100мм.
Чертеж твердотопливного котла
Этапы самостоятельно сборки конструкции угольного котла длительного горения следующие:
- вырезать из листовой стали донную часть в соответствии с размерами корпусной трубы;
- приварить к корпусной трубе металлическое дно и ножки-подставки из швеллера для придания конструкции устойчивости;
- сформировать из листовой стали воздушный распределитель, вырезав круг диаметром на 20мм меньше, чем сечение трубы, и проделав в центральной части металлического круга отверстие размером в 20мм;
- приварить к воздушному распределителю пяти-лопастную крыльчатку, вырезанную из стального листа;
- приварить кислородную трубу так, чтобы отверстие, выполненное в центральной части, правильно совместилось;
- установить заслонку, отвечающую за дозирование кислородной подачи и регулирование процесса сгорания угля;
- обустроить ближе к донной части корпуса дверку с запорным элементом, через которую будут удаляться продукты сгорания топлива;
- горизонтальная фиксация на верхнюю часть корпуса дымоходной выводной трубы с пропуском через теплообменник.
На заключительном этапе самостоятельного изготовления конструкции требуется аккуратно вырезать стальную крышку для котла с отверстием для обустройства воздушного распределителя. Крышка должна максимально плотно прилегать к корпусной трубе конструкции. Угольный отопительный котёл устанавливается на заранее отлитое бетонное основание.
Самодельный угольный котёл длительного горения на сегодняшний день является самым дешевым и эффективным способом обогрева загородного домовладения при отсутствии газификации и достаточно частых перебоях с электроэнергией.
Автоматический твердотопливный котел
Автоматический твердотопливный котел длительного горения
Автоматический твердотопливный котел отличается от полуавтоматического тем, что в нем контроллер управляет не только частотой вращения вентилятора, но и подачей топлива.
Топливо подается из специального бункера по системе подачи — специальному шнеку.
Такая система чем-то напоминает обычную мясорубку, только вместо мяса здесь топливо.
В качестве такого топлива используется каменный или бурый уголь, в редких случаях используются пеллеты.
Время работы автоматического котла на одной загрузке будет зависеть от емкости бункера и режима работы котла, но, обычно, одной загрузки бункера должно хватать на 3-4 дня работы.
А если, вам нужно уехать на неделю, то можно поставить котел в режим защиты от разморозки и он будет поддерживать минимальную температуру теплоносителя в системе.
Теперь рассмотрим внутреннее строение автоматических котлов.
Устройство автоматического твердотопливного котла
Изнутри автоматические твердотопливные котлы устроены сложнее, чем полуавтоматические.
Горение в автоматических котлах происходит с специальном устройстве — горелке.
Для понимая устройства автоматических котлов посмотрите следующий рисунок:
Внутреннее строение автоматического твердотопливного котла
Как видно из рисунка, топливо в котле автомате сгорает на специальной горелке, зола из которой ссыпается вниз в зольник.
Наличие колосников позволяет топить котел в неавтоматическом режиме.
Стоит отдельно рассказать о том, что для таких отопительных аппаратов нужен уголь определенной фракции (читайте об этом в паспорте котла).
Нагрев теплоносителя происходит в теплообменнике котла
Для того, чтобы котел служил вам долго важно правильно обеспечить необходимый расход теплоносителя через котел и определенную его температуру на обратке котла
При слишком холодной обратке, теплообменник котла может треснуть (актуально для чугуна) или деформироваться.
В больших системах с длинными контурами, в которых не получается выдерживать достаточно большую температуру на обратке, устанавливают трехходовые термостатические клапаны.
Такие клапаны подмешивают горячий теплоноситель с подачи к холодному теплоносителю обратки.
Установка автоматического твердотопливного котла
Требования по установке автоматических котлов примерно соответствуют требованиям для полуавтоматических котлов, поэтому не буду повторяться.
А если вам необходимо с ними ознакомиться, то смотрите соответствующий раздел статьи выше!
Как работает угольный котел?
Что такое угольный котел? Это простая установка, которая состоит из двух отделений. В верхнюю топку закладывается уголь. После его прогорания остаются зола и шлаки, которые попадают в нижнее отделение и удаляются оттуда по мере необходимости. Между камерами стоит обычная решетка из прочного чугуна.
Подобные печи могут быть дополнительно укомплектованы сложной автоматикой, которая позволяет переводить работу установки в автономный режим и управлять тягой. Если автоматики нет, угольные печи работают при помощи естественной циркуляции. Первый тип устройства имеет несколько эксплуатационных преимуществ, но стоят печи длительного горения куда больше простых устройств.
Автоматика работает предельно просто. Благодаря ей и работе вентилятора легко контролировать поступление кислорода в топку. Чем его больше, тем сильнее горит уголь, и тем быстрее прогорает топливо, отдавая максимальное количество тепла. Ограничение доступа кислорода приводит к обратному эффекту. Топливо горит медленнее, количество отдаваемого тепла уменьшается, зато увеличивается время прогорания угля.
Температуру прогрева регулирует специальный термодатчик. Режимы работы котла можно программировать. Если достигнута заданная температура, датчик срабатывает и отключает вентилятор. При этом подача кислорода уменьшается, и печь прогорает медленнее. Когда температура падает, вентилятор включается и начинает интенсивно нагнетать в топку кислород. Уголь опять активно разгорается. Если учесть подобные особенности работы твердотопливного котла, становится понятно, когда и как в печь закладывать уголь.
https://youtube.com/watch?v=0whdwLirpTI
Главные критерии подбора угольного котла
Угольные котлы – оптимальный вариант для домов, где имеется индивидуальный тип теплотрассы. При покупке агрегата нужно учитывать несколько критериев:
- Показатель КПД. У модификаций с прямым сгоранием он составляет 65-75%, с длительным сгоранием – от 78 до 84%, у пиролизных – от 85 до 92%.
- Работа в автономном режиме. Полностью автономны только пиролизные устройства.
- Время дозакладки топлива. Уголь в котлы прямого горения добавляют 1 раз в 6-10 часов. При наличии автоматического бункера в агрегаты длительного сгорания докладывают топливо 1 раз в 2 дня, в пиролизные – 1 раз в 4-7 дней. Модели без автоматики с длительным режимом дозаправляют через каждые 12-18 часов, с пиролизным дожигом – через каждые 24-30 часов.
- Допустимая влажность топлива. Системы длительного сгорания совместимы с углем, влажным на 20-30%, прямого – на 30-50 %, пиролизные – на 7-15 %.
- Оптимальный размер фракций. В пиролизный котел поместиться уголь 5-25 мм, в длительного сгорания – 25-50 мм, в прямого сгорания – 60-80 мм.
- Количество контуров. Приборы, у которых один контур, можно подключать только к теплотрассе. Двухконтурные модификации работают на отопление, теплые полы, подсоединяются к ГВС.
- Вместимость топки. Чем больше отсек, тем реже понадобится закладывать уголь.
- Наличие теплоизоляции снаружи. Утепленные котлы сохраняют больше тепла, не ломаются при резких скачках температуры.
- Наличие футеровки. Топка с футеровкой отличается экономичностью, т.к. в зависимости от мощности потребляет на 25-45 % меньше топлива.
- Система безопасности. Обеспечивается внешним теплообменником, независимым контуром охлаждения с аварийным термоклапаном.
- Наличие нагревателя. В конструкцию комбинированных агрегатов включен ТЭН, который будет работать после прогорания топлива и понижения температуры теплоносителя.
Устройство котла
Простейшие конструкции твердотопливного котла демонстрируют компактные печи-буржуйки. Их составляет камера сгорания, вытяжка, зольник и корпус. Но сегодня даже такие модели оборудования усложняются в конструкциях, позволяя наращивать производственную мощность. Полноценные модели состоят из более чем десятка конструкционных компонентов и функциональных устройств, обеспечивающих работу котла. В их числе воздуховоды, патрубки, смотровые окошки, теплообменники, разделительные конструкции, трубопроводы и камеры сгорания с зольниками. И это касается только непосредственно устройства котла на угле. Кроме того следует учитывать коммуникационные системы, за счет которых оборудование можно связывать с другими инженерными сетями. Это может быть и система отопления, и водоснабжение, а также электросеть. Не только электрические, но и твердотельные котлы перестают быть автономными на фоне снабжения автоматическими регуляторами.
Вспомогательное оборудование для котла
Для большей теплоотдачи ТКДГ воздушные потоки и жидкость доводятся до нужной температуры или состояния. Это позволяет продлить срок эксплуатации агрегата и снизить расход электроэнергии.
Вспомогательное оборудование:
- Система топливоподачи (грейферы, транспортеры).
- Тягодутьевые очистные механизмы (дымососы, вентиляторы, газоходы, воздуховоды).
- Сооружения золошлакоудаления (дробилки, бункеры, транспортеры, золоуловители).
- Насосное оборудование (для питания теплоносителя, заполнения водяного контура и т.д.).
- Сепарационные устройства водоподготовки (фильтры, деаэрационная установка).
- Системы автоматизации (измерительные приборы, датчики, электроника).
Последние позволяют запрограммировать розжиг, настроить автосбор золы в контейнер, подключить аккумуляторную батарею, управлять установкой удаленно, выбирать температурные режимы.
Особенности моделей с поддержкой ГВС
Существуют котлы, которые уже в базовой комплектации имеют бойлерную установку, позволяющую нагревать воду по мере сгорания топлива. Другие модели допускают возможность опционального дополнения резервуарами для воды, но это решение обойдется дороже и в плане надежности будет менее выгодным.
Поэтому планировать опцию поддержки ГВС следует заранее. Основу ее, как уже было отмечено, составляет бойлерная установка, то есть емкость для нагрева воды, которая обычно располагается рядом с оборудованием. Ее объем может варьироваться от 50 до 200 л, если речь идет о домашнем применении твердотопливного котла. Уголь в этом случае выступит базовым энергетическим ресурсом и для теплового обеспечения, и для горячего водоснабжения. По мере нагрева и расхода воды средства регуляции будут открывать запорный клапан или закрывать его. Жидкий ресурс можно направлять и на отопительные нужды, и на обслуживание санузла с кухней. Для каждого из этих случаев предусматривается своя конфигурация водоснабжающих и отопительных контуров.
Сильные и слабые стороны котлов длительного горения
Как и любое оборудование, котлы длительного горения имеют свои недостатки:
- использование в качестве топлива щепы: щепе присущи низкие сыпучие качества, поэтому она может комкаться, слипаться или слеживаться при долгом простое или на дне бункера под давлением. При горении щепы не выделяется должного тепла, так как она влажная;
- для бытовых нужд полностью исключить участие человека не получится, так как обслуживание и очистка котла должны производиться регулярно. В работе котлов, работающих на угле или щепе, в золе могут попадаться несгоревшие крупные частицы.
При работе недостатков может быть выявлено больше в зависимости от типа котла и его установки. Но если агрегат будет выбран и установлен правильно, то существенных минусов в работе быть не должно.
Сильных сторон печей длительного горения, к которым и относятся автоматические угольные котлы, гораздо больше, и на них следует остановиться подробнее:
- экономность в цене топлива: уголь или древесные отходы в виде щепы стоят недорого;
- автоматический котел практически не требует участия человека, и посещение котельной может быть сведено к минимуму. Автоматизация процесса затрагивает все процессы горения;
- экологически чистые: печи на древесном типе топлива (щепе, угле) не наносят вред природе и экологии.
Также немаловажной особенностью является монтаж оборудования, который можно произвести самому, но прочитав инструкцию и просмотрев соответствующее видео, так как на видео можно наглядно увидеть сложные моменты установки. Котлы с автоматической подачей топлива бывают различных размеров: от бытовых до производственных
Бункер может быть как встроенным, так и находиться неподалеку от самого котла. Сложные агрегаты лучше не ставить самому, а доверить работу мастеру. Автоматизация котлов также настраивается под тип помещения и нужды.
Принцип работы угольных котлов для отопления
Угольный котёл состоит из цельного корпуса и облицовочных панелей. Для уменьшения теплопотерь, между корпусом и панелями находится теплоизолирующий материал.
Фото 1. Угольный котёл для отопления с автоматической загрузкой. Сбоку располагается бункер, в котором находится уголь.
Спереди расположены три камеры. Каждая обладает крышкой, конструкция которой предотвращает попадание дыма в помещение. Нижняя камера служит для сбора золы. Внизу, на задней панели, расположено регулируемое отверстие, для принудительной или природной тяги.
В центральный отсек (камеру сгорания) загружается уголь. Нижний и центральный отсеки разделены колосниковой решёткой, что способствует прямому току воздуха и удалению отходов. В процессе горения тёплый воздух поднимается в верхнюю камеру и нагревает теплообменник. Нагретая вода из теплообменника по трубам поступает в систему отопления и ГВС. Температура выставляется за счёт цепочного регулятора тяги или электроники.
Угольные котлы разделены на два больших вида: с ручной или автоматической загрузкой топлива. Нагреватели первой группы требуют постоянной, 4—6 раз в сутки, подпитки углем. Не способны поддерживать равномерную температуру теплоносителя во время работы.
Котлы второй группы обладают дополнительным топливным бункером и автоматической системой подачи. После одной загрузки работают до 7 дней. Благодаря автоматической подаче топлива, постоянно сохраняют заданную температуру воды в системе. Угольные котлы также делятся по способу горения.
Фото 2. Схема устройства отопительного котла на угле. Стрелками указаны его главные части.
