Твердотопливный котел – это теплотехническое устройство, которое вырабатывает тепловую энергию при сжигании твердого топлива. Применяются твердотопливные котлы для отопления частного дома и производства. Данный вид котлов используют для обогрева домов, дач, офисных и промышленных помещений. В зависимости от типа твердого топлива, на котором котел работает, различают угольные котлы, котлы отопительные на дровах, пеллетные котлы.
Купить отопительный твердотопливный котел – отличное решение для отопления в районах, где не пролегает газопровод или где возникают проблемы с бесперебойной подачей электроэнергии. Это надежный вид оборудования, который отличается высокой теплоотдачей и длительностью горения.
Традиционные твердотопливные котлы работают по принципу прямого сжигания. В середине корпуса расположена камера сгорания, над ней располагается теплообменник. Нагретая в теплообменнике вода поступает в отопительную систему и обогревает помещение. Внизу корпуса находятся зольник для сгораемого топлива и поддув.
Котел на твердом топливе может работать независимо от источников электроэнергии, использует для работы широкий спектр дешевого топлива – уголь, дрова, торф, кокс и др. Твердотопливные отопительные котлы имеют длительный срок эксплуатации – до 50 лет. Их можно используют в отдаленных районах, где использование газовых или электрических котлов невозможно.
Как и все виды отопительного оборудования, твердотопливные котлы имеют и ряд недостатков. Их невозможно использовать в автономном режиме — требуется постоянный контроль над оставшимся количеством топлива и его ручная дозагрузка. Твердотопливным котлам требуются постоянные чистки зольника от продуктов горения. Показатели эффективности сжигания топлива такого оборудования ниже, чем других видов котлов, а при плохом качестве топлива снижается эффективность работы. Еще к недостаткам относят то, что для хранения топлива требуется отдельное сухое помещение, а также ввиду особенностей эксплуатации твердотопливные отопительные котлы имеют только напольный вид монтажа.
Отопление, построенное на работе полуавтоматического котла, позволяет существенно упростить и упорядочить процесс обогрева. Котёл полуавтомат – это стационарная отопительная установка с программируемым блоком управления – микропроцессорным контроллером. В отличие от классических твёрдотопливных котлов, полуавтоматы самостоятельно регулируют процесс отопления (скорость вентилятора, температурные параметры, работу насосов и другое). А, в сравнении с полностью автоматическими моделями, такие котлы выигрывают по стоимости.
Главным элементом, отличающим такие котлы от обычных, является наличие блока управления, который управляет работой вентилятора.
Вентилятор нужен для принудительного нагнетания в котел воздуха и поддержания горения на необходимом уровне.
- благодаря продуманной системе, котлы полуавтоматы извлекают максимальную пользу из топлива. Всё что, остается сделать владельцу – лишь загрузить уголь в котёл;
- горение угля в полуавтоматических установках происходит на 50% дольше;
- полуавтоматические котлы отопления значительно экономят время, отводимое на уход и обслуживание агрегата: в 3-5 раз реже в сравнении с классическими моделями;
- угольные котлы полуавтоматы для дома послужат отличным решением для тех, кто ценит комфорт и практичность, а также для тех, кому нужна выверенная система, которая не подведёт.
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.
Автоматические котлы на твердом топливе являются хорошей альтернативой дорогостоящим газовым и электрическим агрегатам, которые малодоступны для многих потребителей из-за высоких цен на них. Также дорого обойдется их эксплуатация в отопительных системах.
Твердотопливные котлы с автоматической подачей топлива должны обеспечивать жильцам высокий комфорт проживания. Покупателям данной продукции после запуска агрегата нужно будет указать требуемый температурный режим и прибор в течение 24 часов сможет его поддерживать с учетом погоды вне дома.
Отопительные котлы на твёрдом топливе с нижним горением — это установки с длительным сжиганием топлива без участия электроэнергии. Котлы этой конструктивной категории относятся к наиболее популярным и часто покупаемым. Они работают в любой системе отопления дома, просты и эффективны в применении.
Котлы с горением снизу оборудованы вместительной топливной камерой с колосниковой решёткой, на которую закладывается весь необходимый объём дров, угля или брикетов. Загрузка топлива может производиться через дверцу, расположенную фронтально на корпусе или в верхней части панели. Топливо прогорает (тлеет) не сразу полностью, а послойно, начиная с нижней части, постепенно отдавая весь вырабатываемый горячий дым теплообменнику по топливным каналам (обычно их несколько). Прогорая, зола и другие продукты горения ссыпаются в зольник, расположенный снизу под основной камерой загрузки и, в дальнейшем утилизируются. Подобный вариант конструкции котла также называют «шахтным».
Загрузив котёл единожды на старте отопительного сезона, его остаётся периодически догружать сверху для того, чтобы горение оставалось непрерывным весь сезон.
- длительность самостоятельного горения в моделях, как правило, достигает 8-15 часов (а в некоторых моделях и дольше);
- каждую модель можно постоянно дозагружать, что позволяет котлу работать беспрерывно (без остановок на полную повторную загрузку, в отличие от котлов с верхним горением);
- конструкция подавляющего большинства энергонезависимых моделей настроена очень позитивно к установке дополнительных устройств, которые позволяют пользоваться котлом с наибольшим комфортом (это могут быть дымоотсасывающие механизмы, дополнительные горелки, автоматика и другое);
- все манипуляции по обслуживанию котла не отличаются сложностью и не требуют сложных знаний (за исключением ремонтных случаев);
- котлы с нижним горением доступны каждому желающему, так как цены на них являются невысокими.
Котёл верхнего горения — разновидность твердотопливного слоевого котла, в котором подача воздуха и процесс горения ограничиваются верхней частью топливного слоя. Такая схема позволяет загружать в топку единовременно значительное количество топлива, соответственно, котлы характеризуют как котлы длительного горения и требуют более редкого обслуживания.
В настоящее время выпускаются котлы мощностью от 8 до 40 кВт. Работают на дровах и энергонезависимы (тяга естественная); есть модели универсальные — потребляют дрова, каменный уголь, антрацит, торфяные брикеты, брикеты из опилок, стружку и другие древесные отходы, снабжены дутьевым вентилятором. Рекомендуемая влажность топлива до 20 %.
Основная особенность котла — принцип верхнего горения. В нижней части загрузки топлива воздух и газы не циркулируют и горение не происходит.
Подача воздуха осуществляется сверху по оси цилиндрической топки через специальный распределитель воздуха (для древесины, для углей). Распределитель свободно перемещается по вертикали, при загрузке топки его поднимают тросом, в процессе работы котла он опирается закреплённой выше него металлической балкой на топливо, медленно горящее у периферии топки. Верхний слой топлива, таким образом, расположен в зоне горения и генерации горючих газов. Над балкой расположен металлический диск (народное название стаскоблин); пламя обтекает его и попадает в камеру полного сгорания — цилиндрическую область между трубой распределителя воздуха и стенкой топки, где все горючие вещества в газах выгорают. Выше этой камеры находится также цилиндрическая камера подогрева воздуха, в центр дна которой вставлена свободно труба распределителя; дымовые газы проходят в зазор между её стенкой и внутренней стенкой котла и удаляются в патрубок дымохода сбоку. При сжигании угля в низу воздушной камеры открывают клапан для подвода дополнительного (вторичного) воздуха в камеру полного сжигания. На входе в воздушную камеру (на верхней плоскости котла) установлен битепловой регулятор тяги — запатентованная конструкция, работа которой основана на фиксации температуры по тепловому расширению корпуса котла. Регулятор настраивают на нужную температуру воды, и он её эффективно поддерживает. Воздух забирается из помещения напрямую или через короб с вентилятором (при его наличии).
Первое и главное требование к дымоходу – безопасность. В большой степени этот фактор зависит от высоты трубы дымохода и его расположения относительно прочих коммуникаций. Чтобы обезопасить себя и своих домочадцев от проникновения продуктов горения в жилые помещения, нужно строго соблюдать правила выбора, установки и использования дымовых труб.
Существуют параметры выбора и монтажа дымоотводов как общие для всех систем, так и специфические – для того или иного типа труб, печей и котлов. В первую очередь нужно изучить аксиомы, актуальные для каждого дымохода.
Среди них главными являются следующие:
Дымоход не должен быть выше расположенного рядом вентиляционного канала. Иначе продукты горения будут проникать в дом.
Высота дымовой трубы котельной должна быть минимум 5 метров. Идеальные же параметры — 6 и более метров от решетки до устья топки (высота флюгарки не считается).
Высота дымовой трубы над кровлей здания должна составлять не меньше 500 мм. В противном случае возможно ухудшение тяги.
Внутреннее пространство дымохода должно соответствовать нормам пожарной безопасности : сечение трубы должен рассчитывать специалист, согласно технической документации отопительных приборов. Параметры сечения дымохода квадратной формы должны быть пропорциональными размерам топки в соотношении 1:1,5. (для камина 1:10 от размера топки). Диаметр трубы для дымохода котельной должен быть не меньше, чем диаметр поддувала.
Если высота дымохода над уровнем конька превышает 1.2 м, его нужно укрепить растяжками.
Какой высоты должны быть трубы дымоходов, чтобы отопительные приборы функционировали с максимальной эффективностью? Главное правило — чем выше труба, тем лучше будет тяга и КПД печи или котла.
Если конструкция имеет прямоугольную форму, то соотношение сторон сечения должно выдерживаться 1:1,5. Но углы сечения внутри должны быть округлыми. Если дымоходная труба имеет форму прямоугольника, площадь её сечения не должна быть меньше 10 Кв см. Труба круглой формы не может быть в диаметре меньше, чем 15 см, а в случае с каминной трубой -18 см.
Устройство котла
Котел отопления — это мини-котельная, которая превращает топливо в тепло. Котлы отличаются по виду используемого топлива, но принцип работы примерно одинаковый: в котел подается топливо, которое сжигается в камере сгорания, а выделяемое тепло через теплообменник передается теплоносителю, например воде, и дальше по трубам идет к радиаторам отопления или кранам с горячей водой.
Виды котлов
В первую очередь котлы отличаются по виду используемого топлива — от него зависит устройство котла. У каждого топлива свои особенности. Разберу наиболее популярные виды котлов.
Газовые — оптимальный вариант для жителей России. Газовые котлы в качестве топлива используют природный газ. Стоимость газа при пересчете на выделяемое тепло ниже, чем у других материалов. Поэтому экономия — это основное преимущество газовых котлов.
Но чтобы использовать газовый котел, нужно, чтобы к дому был подведен или мог быть подключен газ. Если газ уже подведен — сразу выбирайте газовый котел. Если еще нет — учитывайте стоимость подключения, когда будете составлять смету. Например, в моем поселке только стоимость проекта, оборудования и работ вне дома — от 300 тысяч рублей. В некоторых случаях будет дешевле использовать другой котел.
Если выберете вариант с подключением газа, нужно обязательно регистрировать дом, оборудовать вентиляцию и котельную с дымоходом, а затем получать разрешение газовых служб. Это длительный процесс, который занимает несколько месяцев.
Электрические котлы — более простой вариант: не требует согласований и легок в установке. Котел не требует ежегодного обслуживания, как в случае с газовым агрегатом. Достаточно раз в несколько лет его чистить.
Здесь для нагрева используется электричество — это и есть основной минус. Несмотря на коэффициент полезного действия (КПД) такого котла, близкий к 100%, из-за стоимости электричества отапливать дом таким котлом значительно дороже, чем, например, газовым.
Если рядом с домом проложен газопровод и есть возможность подключиться, электрический котел станет хорошим временным решением до пуска газа. А когда газ подключат, электрический котел будет резервным на случай временного отключения газа.
Подключить электрический котел не получится, если не хватит электрической мощности. Например, к дому подведено только 5 кВт, а котел — на 9 кВт. Нужно или увеличивать мощность — писать заявление в энергоснабжающую компанию — или ставить котел меньшей мощности, которой может не хватить для отопления.
Твердотопливные котлы для получения тепла сжигают дрова и уголь. Их устанавливают, когда ни газ, ни электричество использовать нельзя. У таких котлов есть специальная загрузочная камера, куда помещается топливо для сжигания. Если топить дровами — камера больше, если углем — меньше, а стенки камеры толще, потому что температура горения угля выше.
Для работы котла нужно заложить в него топливо. В зависимости от размера камеры и вида топлива одной закладки хватает от нескольких часов до нескольких дней. Некоторые угольные котлы работают в автоматическом режиме.
Котлы на твердом топливе дешевы и просты в использовании. Топливо для них найти проще и они работают без электричества. Но такие котлы нужно обслуживать: загружать уголь и дрова, а затем чистить котел от сажи и пепла — такую ручную работу нужно выполнять каждый цикл работы котла. Кроме того, нужно где-то хранить сухие дрова или уголь.
Пеллетные — это разновидность твердотопливных котлов. В пеллетных котлах для получения тепла используются цилиндрические топливные гранулы — пеллеты. Это биотопливо, которое производят из древесных отходов, торфа и сельскохозяйственных отходов.
Пеллеты упрощают загрузку топлива в котел — он может работать автономно несколько дней.
Жидкотопливные котлы используют жидкое топливо — обычно дизельное топливо (солярку). Такие котлы не требуют постоянного контроля и обслуживания. Минусы таких котлов — высокая стоимость топлива и необходимость установки в теплом проветриваемом помещении.
Некоторые котлы на жидком топливе можно перенастроить на сжигание природного газа.
Комбинированные — это котлы, которые работают на нескольких видах топлива. Такие котлы позволяют совмещать плюсы разных вариантов топлива, в нужный момент переключаясь между ними.
Один из вариантов — твердое топливо с электрическими ТЭНами: когда дрова или уголь заканчиваются, котел переключается в режим использования электроэнергии. Другой вариант: твердое и жидкое топливо.
На сегодняшний день на рынке имеется очень большое количество твердотопливных котлов. Зачастую, клиент, придя в магазин теряется от такого разнообразия.
Во-первых, необходимо подобрать требуемое количество киловатт, которое должен выдавать агрегат.
Базовая формула звучит так: на обогрев десяти квадратных метров площади требуется один киловатт тепла. Однако, на практике, всё не так просто
Во-первых, всегда требуется брать печь с запасом. Например, для обогрева жилого дома, площадью 150 кв. м. рекомендуется взять котёл, который выдаёт 20 кВт тепла.
Во-вторых, учитывается объём воды в системе. Если система отопления содержит большое количество регистров, либо имеется тёплый пол, необходимо брать очень большой запас. Например, для обогрева жилого дома площадью 150 кв. м. с тёплым полом и радиаторами, рекомендуется брать котёл, выдающий 24-30 кВт тепла. В данном случае упрощённая формула звучит так, если имеется тёплый пол от базовой формулы берётся запас 50%, то есть, 15 кВт на 150 кв. м. + 50% = 22,5 + небольшой запас.
В-третьих, учитывается высота потолков здания. Стандартная высота потолков - до 3-х метров. Если высота превышает 3 метра, то также берётся запас. Зачастую этот вопрос встаёт в промышленных зданиях. Расчёт мощности для такого здания лучше всего доверить специалистам.
В-четвертых, очень важный момент - утепление здания и теплопотери. Многие считают, что теплопотери актуальны для производственных цехов, где часто открываются ворота и т.д., однако этот вопрос актуален также для частных жилых домов. Следует обратить внимание на следующие моменты: с какого материала построен дом, утеплены ли стены, утеплена ли крыша, какой установлен стеклопакет. Бывали случаи, что печь, мощностью 20 кВт не могла обогреть здание в 150 кв. м., так как стены дома не были утеплены. Тут следует понимать, что отсутствие утепления заставляет котёл отапливать улицу.
После того, как мощность рассчитана, необходимо переходить непосредственно к выбору котла. На какие аспекты следует в первую очередь обращать внимание
Как же выбрать сам котёл?
Марка и качество стали. Твердотопливный котёл должен быть изготовлен из высокопрочной жаростойкой котловой стали холодного катания, толщиной минимум 3 мм. Почему важно наличие котловой стали? Нередки случаи, когда при увеличении давления в системе отопления, например, при отключении электричества (отсутствие циркуляции), сталь деформировалась, так как была плохого качества, либо даже случались взрывы так называемых "самодельных котлов". Этим и опасны самодельные печи. Даже если мастер, который сварил печь, скопировал технологию с заводского котла, у него не найдётся высококачественной стали для её производства.
Конструкция теплообменника (водяная рубашка). По конструкционным особенностям, теплообменники бывают трёх типов: шахтный, жаротрубный и комбинированный. При выборе котла следует обратить внимание на площадь теплосъема, чем она больше, тем больше КПД выдаст печь. Чем дольше продукты сгорания от очага пламени до выхода дымохода, тем быстрее произойдёт нагрев теплоносителя и тем выше будет длительность горения. Одно дело поставить большую бочку с водяной рубашкой и все продукты сгорания терять в трубе, другое дело поставить технологичный котёл с продуманной системой газоотведения.
Качество сварочных швов. Очень часто при сравнении самодельных котлов и заводских в первых видится некачественный, шероховатый шов. Даже в заводских порой бывают некачественные швы. Это говорит об опыте сварщиков на заводе изготовителе. При покупке следует делать выбор в пользу котлов с аккуратными сварочными швами.
Комплектация. Зачастую завод изготовитель не включают в базовую комплектацию механический регулятор тяги, либо шиберную заслонку. И, когда клиент выбирает печь за определённую сумму, не обращает внимание, что за полную комплектацию ему надо заплатить ещё за регулятор тяги и шиберную заслонку, которые являются практически обязательными составными частями для монтажа правильной системы отопления.
И конечно же, дизайн. Кто бы что ни говорил, но приятно зайти в котельную и увидеть котёл с красивой обшивкой, а не стальной ящик с дверцами.
Определяя расход угля в котле на отопление дома, сложнее всего подобрать точные исходные данные для выполнения расчета. Объем твердого топлива, необходимый для обогрева помещения, зависит от множества параметров. В первую очередь, нужно принимать во внимание качество сырья: бурый уголь имеет наиболее низкие показатели теплоотдачи, а самые высокие — уголь-антрацит. Также необходимо учитывать:
- специфику модели отопительной системы;
- особенности климата (среднесуточные показатели температуры в холодное время года, продолжительность зимнего период и др.);
- материалы, которые использовались при постройке дома;
- количество окон и дверей, а также, из чего они изготовлены (дерево или ПВХ);
- возраст и размеры дома (количество и площадь комнат, высоту потолков, этажность и т. д.);
- качество теплоизоляционных материалов;
- опыт и умения истопника.
При этом перечисленные факторы нужно рассматривать в комплексе. Например, при использовании одной и той же модели котла расход топлива для обогрева каменного дома после капитального ремонта и дачного коттеджа без качественной теплоизоляции стен будет кардинально различаться.
Учесть все переменные при подсчете практически невозможно, поэтому, вне зависимости от вида топлива, определяется только среднее значение его потребления в течение холодного времени года.
Конструкция современных котлов позволяет существенно сократить потребление угля по сравнению с более ранними моделями. При этом вопрос о необходимом для обогрева дома количестве топлива все равно остается актуальным, особенно с приходом холодов и перед покупкой нового отопительного оборудования.
Чтобы получить достоверные результаты, для начала нужно определиться с исходными данными. Обычно для этого используются усредненные значения:
- продолжительность отопительного сезона — 180 дней (например, с 15 октября по 15 апреля);
- размер жилплощади — 200 м²;
- количество тепла, необходимое для обогрева 1 м² помещения — 0,1 кВт/ч.
Соответственно, продолжительность суток — 24 часа, а месяца — 30 дней.
Оценить объем потребления топлива в осенне-весенний период можно 2 способами:
Проще всего подсчитать, сколько ведер угля потребуется для обеспечения комфортной температуры в помещении в холодное время года. Владельцы индивидуальных систем отопления в сентябре-октябре ограничиваются 1 ведром в день или 60 ведрами за 2 месяца. С ноября по февраль они тратят не меньше 600 ведер, а в первые месяцы весны сокращают количество топлива до 2 ведер в день или 120 ведер за весь период.
Значит, на сезон необходимо около 780 ведер угля, при этом в 1 ведро вмещается около 18 кг сырья. Умножив эти показатели, получаем результат в 14 040 кг или примерно 14 т топлива.
Кроме этого, производя расчеты, можно опираться и на среднесуточные показатели температуры. Например, при 0 °С в сутки для обогрева дома обычно требуется 1 ведро угля, а в сильный мороз (от -10 °С и ниже) — до 10 ведер топлива.
Расчет производится исходя из того, что для качественного обогрева дома площадью 200 м² в течение отопительного сезона необходимо не меньше 50 000 кВт тепла.
Сгорание 200 г угля высвобождает 1 кВт тепла. Умножив эти данные, получаем 10 000 кг или 10 т топлива, которые потребуются для того, чтобы в помещении сохранялась оптимальная температура в холодное время года.
Следует помнить, что под влиянием различных внешних факторов результаты предварительных расчетов чаще всего оказываются с погрешностью. По этой причине реальные расходы на уголь во время вашего первого года жизни в собственном доме можно объективно подсчитать только ближе к лету и уже принять их во внимание на следующий отопительный сезон.
Что предпринять, чтобы снизить расход угля в твердотопливном котле? Постоянный рост цен на топливо делает этот вопрос актуальным для большинства владельцев индивидуальных отопительных систем.
Чтобы затраты снизились, а дом оставался теплым и комфортным, в первую очередь нужно обратить внимание на качество теплоизоляции помещения. Даже небольшие щели в стенах дома или непрофессионально установленные окна существенно влияют на температуру в комнатах, в разы увеличивая объем топлива, необходимый для их обогрева. Решить проблему помогут современные материалы, позволяющие утеплить дом и надолго сохранить внутри него нагретый воздух.
Огромное значение имеет и модель твердотопливного котла. Пиролизное оборудование и системы длительного горения отличаются более высоким КПД по сравнению с традиционными вариантами. Хотя коэффициент полезного действия большинства современных отопительных систем составляет не меньше 80-90%, сделать температуру комфортной в помещении большой площади под силу далеко не всем моделям.
Главное — подобрать оборудование необходимой мощности, так как этот показатель во многом определяет среднегодовой расход угля на обогрев дома. Неверные расчеты и некорректный выбор котла приводят к тому, что в комнатах будет либо слишком холодно, либо чересчур жарко. К тому же высока вероятность, что за осенне-зимний период израсходуется значительно больше угля, чем необходимо.
Особенности конструкции котла влияют и на то, сколько топлива помещается в одну загрузку.
Установка термостата — еще один эффективный способ сократить потребление угля. С его помощью можно сэкономить 10-15% топлива — автоматическая электронная система позволяет рационально использовать ресурсы котла, снижая мощность его работы, когда в усиленном обогреве помещения нет необходимости.
Это необходимо для понимания какой оптимальный объем может прогреть ваш котел или другой источник тепла. Параметры труб очень сильно влияют на данный показатель: при наличии насоса вы смело можете выбрать трубу меньшего диаметра и установить больше секций отопления.
Если выбрать трубы большого диаметра, то при максимальной мощности котла можно получить недогрев теплоносителя: большой объем воды будет раньше остывать, прежде чем дойдет до крайних точек системы отопления. Что в свою очередь приведет к дополнительным финансовым расходам.
Приблизительный расчет объема воды в системе отопления производится из соотношения 15 л воды на 1 кВт мощности котла.
Чтобы определить какой объем воды нужен для системы отопления дома, рассмотрим простой пример.
Мощность котла 4 кВт, тогда объем системы равен 4 кВт*15 литров = 60 литров. Но необходимо учитывать размеры и количество секций радиаторов при этом.
Если у вас дом на 4 комнаты, то это не значит, что надо ставить по 12-15 секций в каждую: у вас будет очень жарко, котел будет работать неэффективно. Если комнат больше, то и экономить на радиаторах не стоит: 1 современная секция эффективно отдает тепло для 2…2,5 м2 площади.
Формулы для расчета объема жидкости (воды или другого теплоносителя) в системе отопления
Объем воды в системе отопления можно рассчитать как сумма составляющих:
V =V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)
Объем системы должен учитывать объем воды в трубах, котле и радиаторах. В расчет объема теплоносителя не входит объем расширительного бака. Объем бачка учитывается при расчете критических состояний работы системы (когда вода будет поступать в него при нагреве).
Формула для расчета объема жидкости в трубе:
V (объем) = S (площадь сечения трубы) * L (длина трубы)
Важно! Размеры могут отличаться у различных производителей, в зависимости от типа трубы, материала, ее технологии производства. Поэтому расчет удобнее вести по реальному внутреннему диаметру трубы, который проще промерить с помощью инструмента. Как правило, такой расчет необходимо выполнять больше специалисту, когда система отопления разветвленная и сильно протяженная.
Правильная работа твердотопливного котла, зависит от нескольких важных факторов. Для того, что б отопление дома твердотопливным котлом было не только экономным, но и безвредным для оборудования и дымохода, важно знать о полезной температуре работы котла на твердом топливе.
При отоплении дома котлом на твердом топливе, часто пользователи не берут в учет минимальную температуру на подаче в систему отопления. При сжигании твердого топлива в топке котла создается высокая температура, при которой выделяются продукты распада топлива, в виде пиролизных газов. В данном случае котел должен работать без кислородного голодания, топливо в котле не должно длительное время тлеть, иначе стенки топочной камеры и вся рубашка теплообменника будет постоянно обрастать слоем смолы. Дымоход еще больше будет иметь слой ненужных отложений в виде смолы. При температуре меньше 100С, данные продукты распада топлива не догорают, часть из них выходит через дымоход в атмосферу, а часть остается на внутренних стенках котла и дымохода. При этом большой состав серы приводит к коррозии метала, особенно в части котла ближе к выходу в дымоход. А так как часть продуктов горения попросту не сгорели в котле,
При работе твердотопливного котла минимум на 65С, в топке постоянно держится высокая температура, при которой, к примеру дрова, будут полностью догорать и передавать тепловую энергию с одного кг от 3,4 до 4,1 кВт, когда при низкой рабочей температуре это же количество дров может выделить в два раза меньше тепла, а полезные высококалорийные недогоревшие продукты распада топлива только нанесут вред котлу и дымоходу, при этом из дымохода будет выходит много вредного СО2. Поэтому, не важно как управляется Ваш твердотопливный котел с помощью механического регулятора тяги с цепочкой, или электронным блоком управления с нагнетательным вентилятором воздуха, важно настраивать работу котла на 65С. Например: если управление температурой происходит механическим регулятором, при выходе котла в рабочий режим 65С, люк который поднимает регулятор тяги не должен быть полностью закрыт, а быть немного приоткрыт для постоянной подачи небольшого количества воздуха, который не будет позволять дальше разгорятся топливу, но и будет поддерживать небольшое горение, во избежание тления топлива. Если температурой котла управляет электронная автоматика с турбиной, при отоплении дровами или всевозможными топливными брикетами, настраивайте автоматику с минимальными паузами подачи воздуха, после того как котел вышел в рабочий режим 65С. При этом Вы получите, максимальное КПД сжигаемого топлива, сухую и чистую топку котла, чистый теплообменник без смолы, от которой тяжело избавится, длительную работу на одной загрузке топлива, чистый дымоход, котельную без запаха гари, стабильно высокий КПД котла, потому что стенки теплообменника, имеющие слой смолы снижают КПД котла.
Второй важный фактор, для правильной работы твердотопливного котла, это температура воды, поступающей из обратки системы отопления в котел. Минимальная температура должна быть не ниже 55С. При высокой температуре в топке котла, если будет поступать меньше 55С, на стенке топочной камеры при высокой разности температур возможно отложения конденсата. Чем ниже температура теплоносителя, поступающая в котел, тем больше количество конденсата. Вред воды на стенках котла это коррозия метала и сварных швов. При монтаже котла на твердом топливе, настоятельно рекомендуем установить трехходовой смесительный клапан, который защитит твердотопливный котел от конденсата, и значительно продлит срок службы котла. Его работа заключается в смешивании двух потоков, теплоносителя на подачи из котла имеющий высокую температуру и теплоносителя из обратки системы отопления имеющий температуру ниже 55С, в случае если теплоноситель из системы отопления имеет выше 55С трехходовой клапан полностью открывается. А когда котел только набирает температуру, трехходовой клапан закрыт, в данном случае теплоноситель циркулирует по малому кругу, позволяя котлу быстро и беспрепятственно выйти в рабочий режим. В некоторых случаях, когда установка трехходового преднастроенного клапана невозможна, например, в гравитационных системах отопления без использования циркуляционного насоса, рекомендуем сделать малый круг циркуляции теплоносителя с балансировочным краном, для осуществления подогрева воды, поступающей из обратки системы отопления, т.к. при гравитационных системах вода значительно медленнее циркулирует и соответственно быстрее остывает.
Правильная эксплуатация твердотопливного котла, заключается в соблюдении минимальных рабочих температур. Для этого важно правильно подобрать мощность котла, и сделать монтаж с соблюдением обязательных норм, и конечно с возможностью управления температурой в системе отопления, автономно не понижая рабочие режимы котла на твердом топливе.
Открытая система отопления является самой простой и энергонезависимой системой с естественной циркуляцией. Основана такая система на законах термодинамики. На выходе из котла создаётся повышенное давление, далее горячая вода проходит по трубам в область с более низким давлением, при прохождении теряя температуру.
Далее охлаждённый теплоноситель возвращается обратно в отопительный котёл, где снова нагревается. Происходит естественная циркуляция теплоносителя. Система функционирует исключительно на воде, так как использование антифризов для отопления приводит к их быстрому испарению.
В открытой системе теплоснабжения обязательно наличие расширительного бака, так как нагретая вода расширяется. Расширительный бак служит для приёма излишков воды при расширении и возврата её в систему при остывании, а также для удаления воды при чрезмерном её объёме. Бак герметичен не полностью, поэтому вода испаряется, вследствие чего необходимо постоянно возобновлять её уровень. В открытой системе отопления не используется насос. Система достаточно проста. Состоит из труб, стального расширительного бачка, радиаторов и котла. Применяются дизельные, газовые котлы и котлы на твёрдом топливе, кроме электрических.
В открытой системе отопления вода циркулирует медленно. Поэтому трубы при эксплуатации должны разогреваться постепенно, чтобы избежать их повреждения и закипания теплоносителя. Это может привести к преждевременному износу оборудования. Если в зимний период отопление не используется, то вода из системы обязательно сливается, во избежание замерзания трубопровода.
Чтобы циркуляция теплоносителя осуществлялась на необходимом уровне, необходимо производить монтаж отопительного котла в более низком месте системы, а в самом высоком устанавливать расширительный бак, например, на чердаке. Зимой расширительный бак необходимо утеплить. При установке трубопровода в открытой системе отопления требуется использовать минимальное количество поворотов, фасонных и соединительных деталей.
Паровое отопление — система закрытого типа это:
В закрытой системе отопления все элементы системы герметичны, отсутствует испарение воды. Циркуляция осуществляется при помощи насоса. Так называемая система с принудительной циркуляцией теплоносителя включает в себя трубы, котёл, радиаторы, расширительный бак, циркуляционный насос.
В закрытой системе отопления при повышении температуры клапан расширительного бака открывается и забирает излишки теплоносителя. При понижении температуры теплоносителя циркуляционный насос закачивает его обратно в систему. В данной системе отопления поддерживается давление в заранее установленных пределах. Благодаря этому, осуществляется функция деаэрации теплоносителя.
Для стабильной работы системы закрытого отопления также используется расширительный бак из высокопрочного металла. Это закрытый бак, состоящий из двух половин, завальцованных друг к другу.
Внутри располагается мембрана (диафрагма) из высокопрочной жаростойкой резины. Также внутри имеется небольшой объём газа (может быть азот, который закачивается на заводе-производителе, или воздух, накапливающийся в системе по необходимости). Мембрана разделяет бак на части: одна часть — куда поступают излишки воды при нагреве системы отопления, в другой части находится азот или воздух, не вступающие в прямое соприкосновение с водой. Таким образом, теплоноситель при нагреве поступает в расширительный бак и проникает в мембрану. При остывании теплоносителя газ, находящийся за мембраной, начинает выталкивать его обратно в систему.
При выборе отопительного оборудования ключевое значение нужно уделить его мощности и материалов изготовления, чтобы избежать покупки дорогущего котла, не имеющего явных преимуществ, и, в то же время, недотягивающего до нужной мощности, а значит, вынужденного работать на пределе возможностей. Ориентиром должны служить такие параметры, как размеры дома, уровень давления в газопроводе, теплоизоляция стен и т.д. Именно они формируют значение теплопотерь, исходя из которых и подбирают мощность котла.
Чтобы обеспечить стабильную и безопасную эксплуатацию котла, в первую очередь, необходимо произвести правильный монтаж отопительной системы. Должны быть произведены пуско-наладочные работы, позволяющие настроить работу котла таким образом, чтобы на него не влияли различные внешние факторы. Пуско-наладочные работы — это обязательная операция, так как, в противном случае, котел будет функционировать на заводских установках, не всегда подходящих под конкретную систему отопления.
К пуско-наладочным работам, оказывающим серьезное влияние на продолжительность службы котла, среди прочих, относится верная настройка горелки по давлению газа. Если давление газа поднимается выше того уровня, который требуется для оптимальной работы горелки, соответственно, снижается срок службы теплоносителя и вентилятора дымоудаления, а также может беспричинно срабатывать сигнал системы безопасности.
В регулярное ТО должны быть включены следующие работы:
- очистка камеры сгорания;
- очистка горелки;
- контроль расширительного бака;
- контроль давления;
- проверка теплообменника;
- осмотр труб и соединений;
- проверка циркуляционного насоса;
- проверка правильности работы предохранителей и системы безопасности и пр.
Как вы уже поняли, регулярное ТО так же влияет на срок службы котла.
Факторы, влияющие на продолжительность работы котла
Жесткая вода. Если в системе циркулирует жесткая вода, то есть, вода, насыщенная солью и различными минералами, то будет образовываться накипь, затем известковый налет, приводящий в негодность всю систему. В промышленности жесткость воды измеряется в специальных лабораторных условиях. Проверить уровень жесткости в обычных домашних условиях можно с помощью лакмусового индикатора (продается в аптеках и хоз. магазинах). Также, на уровень отложений налета влияет материал теплообменника.
Низкое давление газа. В принципе, низкое давление не оказывает существенного влияния на срок службы котла. Согласно нормам, давление газа в магистралях должно значиться в пределах от 120 до 300 миллиметров водяного столба. Получается, что даже при минимальном значении давления котел должен работать на том уровне мощности, который заявлен в паспорте. Значит, уровень давления ниже 120 миллиметров водяного столба повлечет уменьшение максимальной мощности оборудования. Сам котел будет функционировать до тех пор, пока система безопасности в состоянии обнаружить пламя.
Сама отопительная система. В системе отопления не должно быть никаких утечек, поскольку их наличие (еще и в совокупности с жесткой водой) вызовет забивку теплообменника.
Температурный режим. При использовании второго контура горячей воды его следует устанавливать на уровне 42 — 45° С: такой режим, во-первых, позволит избежать чрезмерного отложения солей на стенках труб, а, во-вторых, такая температура вполне достаточна для всех домашних хозяйственных нужд (помыть посуду, принять душ и т.д.)
Незамерзающие теплоносители. В качестве теплоносителя можно использовать антифризы. Однако, учитывая, что это химическое соединение, оно может по-разному взаимодействовать с отопительной системой, в зависимости от материала радиаторов (это может быть чугун, сталь или алюминий). Поэтому используя антифризы, необходимо значительное внимание уделять состоянию теплоносителя и вовремя его удалить из системы.
Электроснабжение. Чтобы котел функционировал в соответствии с техническими правилами, он должен быть заземлен. Стабильное напряжение котла должно варьироваться в пределах 220 В +- 10-15%. Поэтому, самое верное решение — установить стабилизатор напряжения. Заземление + стабилизатор напряжения = больший срок службы котла.
Разумеется, для увеличения срока службы котла, его экономичной работы, целесообразно использовать дополнительные принадлежности. К примеру, регулятор температуры в контрольном помещении обеспечит больший комфорт эксплуатации отопительной системы, а также позволит сократить расходы на газ на 15 — 20%. Можно выбрать механический или электронный термостат. Механический более надежный, дешевый и простой в использовании, однако, не всегда определяет точную температуру, а также требует неудобного кабельного подключения.
Таким образом, увеличить жизнеспособность отопительного оборудования не так уж и сложно. Нужно грамотно подойти к вопросу выбора и монтажа, своевременно производить техническое обслуживание и знать некоторые специфические особенности функционирования системы отопления. И тогда Ваш котел прослужит долгие годы надежно и бесперебойно.
При горении любого вида углеводородов (газ, производные нефти, уголь, дрова) образуется сажа. Но при горении твердого топлива ее образуется значительно большее количество. Также в современных пиролизных котлах, при пиролизе древесины образуются смолянистые отложения. Сажа в комплекте со смолянистыми отложениями скапливается на стенках котла, теплообменнике и стенках дымохода.
Еще нет ни одного средства, которое заставит гореть твердое топливо без образования сажи. Поэтому регулярная чистка твердотопливного котла и дымохода просто необходима. Котел чистится 1 – 4 раза в месяц, дымоход 1-2 раза в год. При редкой чистке сажа и отложения уплотняются и по крепости могут сравниться с бетоном, очистить которые будет значительно сложнее, также под таким слоем активно проходят коррозийные процессы, разрушающие котел.
При отложении сажи на стенках котла и теплообменнике значительно ухудшается передача температуры сгоревшего топлива к теплоносителю. Часть тепла уходит в дымовую трубу, так и не нагрев теплоноситель котла (повышение температуры дымовой трубы на выходе из котла это один из признаков того что котел нужно чистить). Таким образом может значительно снижаться КПД котла (до 30%), что соответственно повышает расход топлива.
При засорении дымоходной трубы последствия могут быть более плачевными. Во-первых, отверстие дымохода может полностью перекрыться (очень вероятно при низкой температуре, вследствие замерзания осевшего конденсата) и все продукты горения пойдут в помещение. Во-вторых накопившаяся сажа может загореться прямо в дымовом канале (температура достигает 1200 °С) что может привести к повреждению дымохода и даже к пожару.
Основные причины повышенного засорения котла сажей:
Использование в качестве топлива дров хвойныx пород дерева. При сжигании древесины хвойных пород дерева значительно увеличивается образование сажи и смолянистых отложений, по сравнению с древесиной лиственных деревьев. При сжигании мусора (пленка, пластмассы, отходы МДФ, резина и т.д.) образование сажи повышается в десятки раз.
Использование в качестве топлива дров повышенной влажности. Вода из дров переходит в пар, который оседает на стенках котла и дымохода, к которому сразу прилипает сажа.
Низкая температура теплоносителя в котле. Современный твердотопливный котел обязательно должен быть оборудован системой стабилизации температуры, температура в котле не должна опускаться ниже 60°С (это достигается установкой термостатического смесительного клапана). При контакте несгоревшего топлива с холодными стенками котла оно сразу оседает на них в виде сажи.
Проблемы с оборудованием. Современный твердотопливный котел в комплекте с дымоходом, несмотря на кажущуюся простоту – это сложная система, которая должна быть правильно подобрана, установлена и настроена. Так, например котел, который спроектирован для работы на угле, нельзя применять для сжигания дров. Или неправильно подобранный или установленный дымоход (малого сечения, с обратными наклонами и т .д.) никогда не будет радовать своей работой.