Устройство и принцип работы
В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.
Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.
Дожигание продуктов окисления во вторичной камере на длительность горения топливной закладки не оказывает существенного влияния, однако существенно увеличивает общую эффективность работы котла на дровах. Это связано с тем, что при сгорании вторичных газов выделяется значительно больше тепловой энергии чем при интенсивном горении дров.
Энергозависимые установки длительного горения
Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.
Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.
Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.
Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.
Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения
Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.
У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.
После розжига дровяной закладки и получения устойчивого горения заслонку приводят в рабочее положение, уменьшая тем самым количество воздуха в первичной камере сгорания и обеспечивая оптимальные условия для химико-термического окисления древесного горючего. Горячие пиролизные газы, под действием естественной тяги, поступают в верхнюю камеру сгорания, где смешиваются с разогретым вторичным воздухом, вследствие чего воспламеняются.
Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.
Отопительные котлы на дровах обратного горения
Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.
Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.
Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.
Пиролизный котел
Принцип действия твердотопливных пиролизных котлов, работающих на дровах, основан на разрушении древесины под действием высокой температуры при низком содержании кислорода. Они используются для длительного обогрева помещений различного назначения.
Такой котел состоит из двух камер. Первая используется для загрузки топлива. Во вторую попадают отработавшие газы и вторичный воздух для длительного горения. Сделать такой агрегат своими руками сложнее, чем обычный, но можно.
Основные элементы прибора
Дровяной котел изготавливается из металлической бочки. Желательно емкостью 200 литров. Крышка у бочки срезается и к ней приваривается бортик. Из массивной заготовки или любого другого утяжелителя изготавливается круглый поршень. Его диаметр должен быть немного меньше внутреннего диаметра бочки.
В крышке вырезается отверстие для установки воздуховодной трубы диаметром 100 мм. По высоте труба минимум на 20 см должна быть выше бочки. Сбоку в бочку вваривается дымоходная труба. Для нее также используется прокат диаметром 100 мм.
Воздуховодная труба приваривается к поршню. На верхнем торце трубы предусматривается заслонка, регулирующая количество поступающего воздуха. К нижней части поршня привариваются ребра, используемые для утрамбовки топливной массы.
Принцип работы
В процессе эксплуатации котла дрова загружаются непосредственно в топку и поджигаются. Сверху устанавливается крышка с поршнем. По мере сгорания топлива поршень станет опускаться вниз, нагнетая давление в нижней камере. За счет этого и минимального количества кислорода дрова начнут медленно тлеть.
Выделяющийся при пиролизе газ поступит в верхнюю камеру, температура в которой может достичь 900C. Через дымоход остатки продуктов горения удаляются в атмосферу.
Советы и рекомендации по эксплуатации
Перед запуском проводят испытания: нагнетают воздух под давлением 1,5 атм. Наблюдают за швами, предварительно промазанными мыльным раствором: нет ли разгерметизации.
Полностью загруженный топливом котел выходит на номинальную мощность за 20 минут. В течение часа расходуется в среднем 3 кг дров. Продолжительность горения при нормальном режиме зависит от вместимости бункера.
Если погода не требует высокой температуры теплоносителя, многие агрегаты переключаются на тлеющий режим. Производители советуют загружать меньше топлива. Тление плохо сказывается на состоянии газоходов, внутренней поверхности котла.
Из всех твердотопливных агрегатов шахтные самые удобные, эффективные, неприхотливые. Для загородных домов это лучшее решение проблемы с отоплением.
Периодическая очистка котла
После изучения того, как топить углем котел, необходимо изучить способ его очистки. Эти действия помогут продлить работоспособность и аккуратный внешний вид агрегата. В процессе тления угля при высокой температуре прибор оставляет минимальное количество отходов, которые сбрасываются в зольник. Величина отходов практически незаметна, она становится видимой только после длительного пользования аппарата.
Весь процесс сжигания проходит на колосниковой решетке. Но со временем наступает время, когда твердотопливный котел необходимо почистить. Подобные действия по очистке действия не считаются особенно затратными по времени или финансово.
Эти изделия бросаются непосредственно на раскаленные угли, вследствие чего образуется едкий дым, который снимет все шлаки внутри котла и дымохода. При этом работу аппарата можно не прерывать. Кроме этого, стенки аппарата можно чистить ершиком и металлической щеткой, которые обычно входят в комплект при покупке оборудования.
Как избежать проблем при строительстве и эксплуатации
Оборудование устанавливают только на бетонное основание. Стальной прокат не выдерживает вес и котел проседает. Это приводит к потере плотности соединений и повреждению труб.
Использовать самодельную дверь для топки и зольника не рекомендуют. Малейшие неровности снижают эффективность сжигания дров.
Кроме того, возможно выпадение углей через щели с последующим возгоранием. При самостоятельном изготовлении дверцы ее делают строго под отверстие, обеспечивают заслонками и теплоизоляцией между слоями.
Если котел с теплообменником используют в локальной отопительной сети, циркуляционный насос устанавливают на обратку. Так устройство работает в щадящем режиме на протяжении 6 или более лет. Для решения проблемы низкотемпературной коррозии на байпасе (перемычке) устанавливают трехходовой термостатический клапан и настраивают на 55 градусов.
Стойкий запах креозота и задымление в котельной говорят о низком качестве топлива. Дешевые деревянные шпалы не подходят для обогрева и образуют зольно-угольные остатки на стенках менее, чем за сутки горения. Чтобы исключить теплопотери через дымоход, последний оборудуют заслонкой. Она предотвращает выход нагретого воздуха, снижает скорость сжигания топлива.
Лучшие твердотопливные котлы прямого горения
Viadrus Hercules U22
Модельный ряд
Модельный ряд этой серии котлов Vidarus представлен семью твердотопливными котлами мощностью от 20 до 49 кВт. Самый производительный из них способен обогреть здание площадью до 370 кв.м. Все оборудование рассчитано на максимальное давление в контуре отопления 4 атм. Рабочий интервал температур в системе циркуляции теплоносителя от 60 до 90о С. Производитель заявляет КПД каждого изделия на уровне 78%.
Смотрите видео о товаре
Конструктивные особенности
Все модели представленной линейки предназначены для напольной установки. У них открытая камера сгорания с подачей воздуха за счет естественной тяги. Большие дверки квадратной конфигурации легко открываются настежь, что удобно при выполнении загрузки топлива, удалении золы и ревизии состояния внутренних элементов.
Встроенный теплообменник из качественного чугуна приспособлен к работе в одноконтурной системе отопления. Котлы не имеют устройств, питающихся от внешней электрической сети, и эксплуатируются в полностью автономном режиме. Все настройки механические.
Используемое топливо. Конструкция просторной топки рассчитана на использование дров в качестве основного топлива, но можно применять уголь, торф и брикеты.
Zota Topol-M
Модельный ряд
Линейка из шести твердотопливных котлов Zota Тополь-M начинается с компактной модели мощностью 14 кВт, рассчитанной на обогрев дома для средней семьи, и заканчивается 80-киловатным агрегатом, способным отопить большой коттедж или производственный цех. Котлы предназначены для эксплуатации в система с давлением до 3 бар. КПД использования тепловой энергии 75%.
Смотрите видео о товаре
Конструктивные особенности
Отличительной их особенностью является чуть приподнятая конструкция, что делает более удобным открывание дверцы зольника и его опорожнение. Камера сгорания открытого типа с подключением дымохода со стороны задней стенки. Имеется встроенный датчик температуры. Все регулировки выполняются вручную.
Внутри смонтирован теплообменник для одноконтурной системы отопления, подключаемый к трубопроводам 1,5 или 2”. Котлы работают в автономном режиме. Изделия данной марки просты в монтаже и надежны в эксплуатации.
Используемое топливо. В качестве топлива используются дрова или уголь, для которого предусмотрена специальная колосниковая решетка.
Bosch Solid 2000 B-2 SFU
Модельный ряд
Твердотопливные котлы Bosch Solid 2000 B-2 SFU представлены рядом моделей мощностью от 13,5 до 32 кВт. Они способны обогреть здания полезной площадью до 240 кв.м. Параметры работы контура: давление до 2 бар, температура нагрева от 65 до 95о С. КПД по паспорту 76%.
Смотрите видео о товаре
Конструктивные особенности
Агрегаты имеют встроенный односекционный теплообменник, выполненный из чугуна. Он включается в одноконтурную систему отопления через стандартные штуцера 1 ½”. Котлы оборудованы камерой сгорания открытого типа с дымоходом диаметром 145 мм. Для нормальной работы требуется подключение к электрической сети напряжением 220 вольт.
Предусмотрен регулятор температуры и защита от перегрева воды. Зольник имеет небольшой объем, поэтому требует регулярной чистки. Гарантия производителя 2 года. Конструкция отличается простотой, безопасностью и высокой надежностью.
Используемое топливо. Котел спроектирован для использования каменного угля. На этом виде топлива он демонстрирует высокую экономичность. При работе на дровах или брикетах эффективность заметно снижается.
Protherm Bober
Модельный ряд
Серия твердотопливных котлов Protherm Bober представлена пятью моделями мощность от 18 до 45 кВт. Данный диапазон полностью перекрывает любого частного дома. Агрегат рассчитан на работу в составе одноконтурной схемы обогрева с максимальным давлением 3 бар и температурой теплоносителя до 90о С. Для корректной работы системы управления и приведения в действие циркуляционного насоса требуется подключение к бытовой электрической сети.
Смотрите видео о товаре
Конструктивные особенности
Котлы данного ряда оборудованы надежными чугунными теплообменниками. Оригинальная конструкция камеры сгорания увеличивает эффективность теплоотдачи. Отходящие газы выводятся по дымоходу диаметром 150 мм. Для подключения к теплофикационному контуру имеются патрубки на 2”. Такие котлы предназначены для длительной эксплуатации.
Используемое топливо. Заявленная мощность рассчитана на сжигание дров влажностью до 20%. Производитель предусмотрел возможность использования каменного угля. В этом случае эффективность работы повышается на несколько процентов.
Чем топить, от опилок до антрацита
Дрова
Дрова – это классика твердого топлива, их использование насчитывает столько лет, сколько человек знаком с огнем. Для котлов используются дрова из различных пород дерева, от породы древесины и влажности во многом зависит эффективность отопительной системы и ее бесперебойная работа. Что касается влажности, то понятно, что чем она меньше, тем теплоотдача выше, так как энергия не расходуется на испарение влаги, а свойства различных видов древесины при использовании в качестве топлива заслуживает более тщательного рассмотрения.
Наиболее подходящим вариантом считаются лиственные породы деревьев, среди них рекордсменами по теплоотдаче являются: дуб, бук, граб и ясень, не сильно отстает береза, но при недостаточной подаче воздуха к месту горения береза начинает выделять деготь, который осаждается на стенках системы дымоудаления.
Неплохо себя зарекомендовали – лещина, ясень, тис, груша и яблоня, они легко раскалываются и жарко горят, а вот вяз и вишня при горении выделяют очень много дыма. Привычные для городских жителей тополь и липа – не самый подходящий вариант для топки, горят они неплохо, но быстро прогорают и сильно искрят в процессе горения, совсем другое дело осина и ольха, которые не только не выделяют сажу, но способствуют ее выжиганию на стенках дымохода.
Для хвойных деревьев характерно наличие смол в составе древесины, которая в итоге откладывается на внутренней поверхности трубы, процесс отложения смолы и сажи особенно актуален для котлов, у которых процесс горения происходит при не очень высокой температуре. Теплоотдача хвойников заметно ниже чем у лиственных пород.
Брикеты
Выпускаются брикеты в виде цилиндра или параллелепипеда, цилиндрические изделия некоторых производителей имеют внутреннее отверстие по всей длине. Брикеты не подвержены поражению грибком, имеют высокую теплотворную способность и очень удобны в использовании, так как имеют низкую зольность не более 3%.
Пеллеты
Пеллеты – гранулированный вид топлива, сильно облегчающий задачу по автоматизированию твердотопливных отопительных устройств. Материалом для производства являются отходы деревообработки и сельхозпроизводства – опилки, кора, щепа, стружка, льняные отходы, шелуха подсолнечника и т. д. Материал перерабатывается в муку и прессуется в виде цилиндров под большим давлением, диаметр пеллет 5–8 мм, а длина не превышает 40 мм. Как и в случае с брикетами связующим материалом является природный компонент – лигин.
В качестве преимуществ пеллет можно назвать: низкую зольность, экологическую чистоту, удобство транспортировки в мешках или пакетах, возможность автоматизации подачи в камеру сгорания. Недостатком являются дополнительные расходы на специальное оборудование для сжигания пеллет.
Уголь
Качество угля зависит от возраста, условий добычи и химического состава. По возрасту весь уголь делится на три основные группы: бурый (самый молодой), каменный и антрацит. Чем старше ископаемое, тем ниже содержание влаги и летучих компонентов, наиболее низкие показатели у антрацита
Для потребителя важно знать маркировку, в которой указывается сорт и класс крупности, бурый уголь обозначается буквой Б, антрацит – А, а каменный имеет семь сортов от длиннопламенных – Д, до тощих – Т. Величина отдельных кусков определяет название класса:
- рядовой (Р) – без ограничения размера;
- штыб (Ш) – менее 6 мм;
- семечко (С) от 6 до 13 мм;
- мелкий (М) 13–25 мм;
- орех (О) 26–50 мм;
- крупный (К) 50–100 мм.
О всех видах топлива, их теплотворности, преимуществах и недостатках подробно читайте здесь.
Твердотопливное оборудование с водяным контуром
Работает данная конструкция следующим образом: вода поступает в полость между стенками топки и внешнего кожуха котла, нагреваясь, она через верхний патрубок уходит в систему отопления, отдав тепло, вода возвращается через нижний патрубок в полость водяной рубашки. Циркуляция возможна естественным способом или с помощью специального насоса.
