Автоматические твердотопливные котлы

В продаже имеются автоматические твердотопливные котлы. Правильнее назвать их полуавтоматическими, поскольку котел все таки требует периодически определенных действий от человека, пускай и не каждый день.

Топливом для автоматического котла могут быть гранулированный уголь фракции 5 — 25 мм. или древесные гранулы — пелеты, а также гранулы из других горючих материалов — торфа и отходов растительного и животного происхождения.

Необходимость использования только гранулированного топлива для сжигания в автоматических котлах, вызывает определенные сложности для хозяев дома. Стоимость такого топлива на рынке заметно выше, чем обычных колотых дров или угля.

В автоматических котлах производители часто предусматривают возможность замены горелки для гранулированного топлива, на другую горелку — для газа или жидкого топлива. Вместо горелки могут устанавливаться колосники. В этом варианте котел превращается в обычный котел на дровах.

Гранулированное топливо обычно продается в мешках. Топливо легко и без пыли загружается в бункер котла. Одной загрузки бункера хватает на 3 — 10 дней работы котла.

После розжига в начале отопительного сезона, горение в автоматическом котле происходит непрерывно. Автоматический котел может работать в двух режимах:

Режим активного горения. при котором мощность котла может быть в диапазоне 10 — 100% от номинальной.

Режим поддержки горения, когда мощность котла выбирается такой, чтобы обеспечить температуру теплоносителя в котловом контуре около 55 град.С. Автоматический контроллер переводит котел в режим поддержки, когда отсутствует отбор тепла из отопительного контура. Такой режим необходим для защиты котла от низкотемпературной коррозии (подробнее см. ниже), а также обеспечивает постоянную готовность котла к возобновлению активного горения.

В процессе работы котла необходимо:

Следить за наполнением бункера и загружать топливо в бункер один раз каждые 3 — 7 дней.

Удалять золу из съемного зольного ящика через каждые 2 — 4 дня.

Один раз в неделю чистить внутренние поверхности котла от отложений специальным инструментом.

Ежегодно, перед началом отопительного сезона, проводить чистку и проверять исправность дымохода котла.

Как выбрать мощность твердотопливного котла

Твердотопливный котел нужно выбрать так, чтобы его номинальная отопительная мощность соответствовала тепловым потерям отапливаемого объекта.

Выбор котла слишком большой номинальной мощности приводит к тому, что котел большую часть времени работает в режиме значительного ограничения мощности. А это, в свою очередь, приводит к снижению КПД (увеличению расхода топлива), повышенному образованию отложений (сажи, дегтя), ускоренной коррозии котла и дымохода. Увеличивается риск перегрева теплоносителя в котле. Стоимость котлов растет по мере увеличения мощности.

Поэтому не следует покупать котел, имеющий значительно большую мощность. чем тепловые потери дома.

Правда, при подборе котла с большим запасом по мощности увеличивается продолжительность горения одной закладки топлива — в топке больше дров. Но, выгодно реализовать это преимущество можно только в системе отопления с аккумулятором тепла.

Точный расчет тепловых потерь дома и мощности отопительного котла достаточно сложная задача, решение которой лучше поручить специалистам-проектировщикам. Менеджеры фирмы, которая продает котлы, скорее всего посоветуют Вам выбрать котел избыточной мощности — это им выгодно.

Ориентировочно мощность котла для отопления дома выбирают. руководствуясь общепринятыми величинами удельной мощности на 10м 2 отапливаемой площади по климатическим зонам:

Для южных районов России: 0,7 — 0,9 кВт/10м 2 .
Для средней полосы — 1,2 — 1,5 кВт/10м 2 .
Для северных районов — 1,5 — 2 кВт/10м 2 .
Например, для региона г. Москвы в доме с отапливаемой площадью 150 м2 следует установить котел мощностью 150м 2 х 1,2кВт/10м 2 = 18кВт.

Для дома, построенного с соблюдением современных требований к энергосбережению, для расчета применяют меньшие из указанных значений.

Рекомендуется увеличивать мощность котла примерно на 30% при работе котла с буферным баком — аккумулятором тепла. Запас мощности также необходим, если котел используется в системе горячего водоснабжения .

Следует также учитывать, что теплоёмкость незамерзающих жидкостей на 20% ниже чем у воды. При их использовании в качестве теплоносителя мощность котла может падать на 10 – 15% от номинальной.

Систему водянного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя рекомендуется использовать в домах с отапливаемой площадью помещений не более 100м 2. В домах большей площади или в системах отопления с теплыми полами применяют принудительную циркуляцию теплоносителя с установкой циркуляционных насосов.

Защита твердотопливного котла от перегрева

В твердотопливном котле горящее топливо, да и сам котел обладают довольно большой массой. Поэтому процесс тепловыделения в котле имеет большую инерцию. Горение топлива и нагрев воды в котле на твердом топливе нельзя мгновенно остановить, прекратив подачу топлива, как это делается в газовом котле.

Твердотопливные котлы, больше чем другие, склонны к перегреву теплоносителя – вскипанию воды, если пропал отбор тепла, например, при внезапном прекращении циркуляции воды в системе отопления, или тепла в котле выделяется больше, чем расходуется.

Кипение воды в котле ведет к росту температуры и давления в системе отопления со всеми серьезными последствиями – разрушению оборудования системы отопления, травматизму людей, повреждению имущества.

Современные закрытые системы отопления с твердотопливным котлом особенно склонны к перегреву, так как содержат сравнительно маленький объем теплоносителя.

В системах отопления обычно используются полимерные трубы, коллекторные узлы управления и распределения, различные краны, клапаны и другая арматура. Большинство элементов системы отопления очень чувствительны к перегреву теплоносителя и скачкам давления, вызванных кипением воды в системе.

Твердотопливный котел в системе отопления должен иметь защиту от перегрева теплоносителя.

Для защиты твердотопливного котла от перегрева в закрытой системе отопления, не имеющей соединения с атмосферой, необходимо выполнить два действия:

Перекрыть подачу воздуха для горения в топку котла, чтобы как можно быстрее снизить интенсивность горения топлива.

Обеспечить охлаждение теплоносителя на выходе из котла и не допустить повышения температуры воды до кипения. Охлаждение должно происходить до тех пор, пока выделение тепла не снизится до уровня, при котором кипение воды станет невозможным.

Рассмотрим, как выполнить защиту котла от перегрева, на примере схемы отопления, которая приведена ниже.

Схема подключения твердотопливного котла к закрытой системе отопления

Схема закрытой системы отопления с твердотопливным котлом.

1 — группа безопасности котла (предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик, манометр); 2 — бак с запасом воды для охлаждения теплоносителя при перегреве котла; 3 — поплавковый запорный клапан; 4 — термоклапан; 5 — группа подключения расширительного мембранного бака; 6 — узел циркуляции теплоносителя и защиты котла от низкотемпературной коррозии (с насосом и трехходовым клапаном); 7 — теплообменник защиты от перегрева.

Защита котла от перегрева работает следующим образом. При повышении температуры теплоносителя выше 95 градусов, термостат на котле закрывает заслонку подачи воздуха в камеру сгорания котла.

Термоклапан поз.4 открывает подачу холодной воды из бака поз.2 в теплообменник поз.7. Холодная вода, протекающая через теплообменник охлаждает теплоноситель на выходе из котла, не допуская кипения.

Запас воды в баке поз.2 необходим на случай отсутствия воды в водопроводе, например, при отключении электроэнергии. Часто в системе водоснабжения дома устанавливают общий накопительный бак. Тогда воду для охлаждения котла берут из этого бака.

Теплообменник для защиты котла от перегрева и охлаждения теплоносителя, поз.7 и термоклапан, поз.4 производители котлов обычно встраивают в корпус котла. Это стало стандартным оснащением котлов, предназначенных для закрытых систем отопления.

В системах отопления с твердотопливным котлом (за исключением систем с буферным баком ) нельзя устанавливать на отопительных приборах (радиаторах) термостатические клапаны и другие автоматические приборы, сокращающие отбор тепла. Автоматика может уменьшать потребления тепла в период интенсивного горения топлива в котле, а это может вызвать срабатывание защиты от перегрева.

Выбор твердотопливных котлов для отопления частных домов

Твердотопливные котлы пользуются наибольшей популярностью для устройства систем отопления частных домов. С помощью таких приборов отопления можно создать автономную систему для обогрева помещения в условиях отсутствия газовых магистралей и перебоев электричества.

Твердотопливные котлы отопления подразделяют по материалу изготовления на:

Корпус отопительного прибора из чугуна состоит из нескольких секций, соединенных между собой резьбовыми соединениями. В случае ремонта такая конструкция позволит произвести замену секции. Количество секций определяет мощность агрегата – чем больше секций, тем мощнее.

Котлы твердотопливного отопления довольно неприхотливы в эксплуатации и могут продолжительное время сохранять теплоотдачу в доме. Кроме того, чугун очень прочный материал – он не подвержен коррозии и разрушению. Изделия из чугуна обладают длительным сроком службы (до 50 лет). Недостатком отопительного прибора является его не очень высокий КПД.

Стальные котлы для отопления частных домов имеют более легкую монолитную конструкцию с повышенной устойчивостью к критическим изменениям давления. Они обладают повышенным КПД.

Отопительные приборы из стали довольно восприимчивы к коррозии, в результате чего сокращается срок их эксплуатации (10-15 лет).

По способу загрузки топлива различают аппараты:

автоматические
с загрузкой вручную
Твердотопливные агрегаты подразделяют в соответствии с конструкцией встроенной автоматики:

Приборы подразделяются на классические и пиролизные (газогенераторные).

Классические котлы

Принципы работы классического котла твердотопливного отопления напоминает процесс сгорания топлива в домовой печи. в результате которого образуется тепло. Горение в котле происходит благодаря специальной колосниковой решетке, через которую подается поток воздуха. Топливо поступает через верхнюю дверцу, удаляют золу и регулируют процесс горения – через нижнюю. Теплообменник обычно бывает стальной или чугунный.

Преимущества классических котлов:

возможность работать на различных видах топлива;
монтирование газовой или жидкотопливной горелки;
независимость от энергии.

Система отопления частных домов с помощью классического котла требует регулярной закладки топлива, а также необходимость в специальном помещении в доме для котельной.

Пиролизные котлы

Пиролизные твердотопливные котлы функционируют на газе, который выделяется при разложении топлива под действием высоких температур и дефицита кислорода. Котел состоит из двух камер, разделенных колосниками – камера сгорания (верхняя) и нижняя, в которой сжигается генераторный газ .

Топливо загружают в верхнюю камеру и поджигают, после чего автоматически подключается вентилятор. При температуре 250 о С дерево обугливается и выделяется газ, который поступает через керамические форсунки вниз. Здесь газ смешивается с чистым воздухом, в процессе чего воспламенившаяся смесь повторно разогревает топливо в верхней камере. Без доступа воздуха происходит постепенное разложение и газификация топлива – пиролиз.

Твердотопливные пиролизные котлы, используемые для отопления частных домов, представляют собой довольно сложные приборы. Они оснащены дымососом, электронным управлением и контролем. Чтобы увеличить продолжительность горения применяют топливо определенного размера — полено толщиной не более 10 см .

Нагрузка котла должна быть мощностью в 50-100%, в противном случае его работа может нарушиться. Поэтому для отопления дома в межсезонье необходимо использовать другие источники тепла.

Особенности пиролизных твердотопливных котлов:

высокий КПД (90%);
одна загрузка составляет 10 часов;
довольно высокая стоимость;
энергозависимость;
необходимость в полной загрузке;
требования к сухости дровяного топлива;
экологичность.

Принцип работы твердотопливного котла с водяным контуром

Способы оптимизации работы твердотопливного агрегата:

бак-теплоаккумулятор между котлом и контуром потребителя;
гидравлический разделитель контуров (котлового и вторичного);
группа безопасности со сбросным регулируемым клапаном (возле или на котле);
расширительный бак (открытый или мембранный);
краны-воздушники для удаления воздуха из системы.
Важно! Подключение и обвязку котла выполняют только металлическими трубами. Идеальный вариант — схема обвязки котла отопления согласно проекту, который разработали специалисты-теплотехники.