Подключаем твердотопливный котёл к системе отопления: проблемы и их решение

От теории к практике

Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.

Итак, делаем теплообменник:

  1. изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
  2. в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
  3. в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
  4. в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
  5. в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.

После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.

Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.

После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.

Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.

Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое — на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.

Лучшие пиролизные твердотопливные котлы

Buderus Logano S171

Модельный ряд

Напольные пиролизные котлы немецкого производства Buderus Logano S171 выпускаются в четырех модификациях мощностью 20, 30, 40 и 50 кВт. Они работают в автоматическом режиме и не требуют постоянного контроля со стороны человека. Их производительности хватает для обогрева малоэтажных зданий различной площади. КПД оборудования достигает 87%. Для нормальной эксплуатации требуется подключение к электрической сети напряжением 220 вольт. Потребление электроэнергии не превышает 80 Вт. Агрегат надежен и прост в эксплуатации. Гарантия изготовителя 2 года.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

У котла просторная камера сгорания открытого типа с двухступенчатой схемой подачи воздуха. Отходящие газы выводятся по дымоходу диаметром 180 мм. Широкие дверки облегчают процесс загрузки топлива и ревизии внутренних устройств. Расчетное давление в контуре отопления 3 бар. Температура теплоносителя 55-85о С. Предусмотрена защита от перегрева.

Используемое топливо. Основной источник энергии – сухие дрова длиной до 50 см. Продолжительность горения одной закладки 3 часа. 

Ecosistem ProBurn Lambda

Модельный ряд

Болгарские одноконтурные котлы пиролизного типа выпускаются в двух модификациях мощностью 25 и 30 кВт. Их производительности достаточно для обогрева частного дома средних размеров. Для работы системы автоматического регулирования требуется подключение к стандартной электрической сети.

Агрегат рассчитан на нагрев циркулирующей воды до 90о С. Максимальное давление в контуре 3 атмосферы. Есть защита от перегрева теплоносителя. Котел отличается простотой обслуживания и высокой эффективностью. Предоставляется гарантия 12 месяцев.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Предусмотрен патрубок диаметром 150 мм для подключения дымохода и штуцеры 1 ½” для циркуляционного контура. В зоне выхода из топки отходящих газов установлен зонд, измеряющий концентрацию кислорода. Он дает управляющие сигналы заслонке, регулирующей подачу воздуха.

Используемое топливо. В качестве топлива используются обычные дрова. 

Atmos DC 18S, 22S, 25S, 32S, 50S, 70S

Модельный ряд

Линейка элегантных пиролизных котлов этого бренда включает в себя ряд моделей мощностью от 20 до 70 кВт. Они предназначены для напольной установки в жилых, производственных и складских помещениях. Оборудование отличается высокой эффективностью и надежностью. Для корректной работы системы автоматического регулирования агрегату требуется питание от сети 220 вольт Максимальное потребление электроэнергии 50 Вт.

Система интеллектуального регулирования расхода воздуха, поступающего в камеру сгорания, обеспечивает КПД каждой модели на уровне 91%.

Смотрите видео о товаре

Конструктивные особенности

Аппараты отличаются просторными топками особой конфигурации, широкими дверками и удобной панелью управления. Конструкция теплообменника рассчитана на максимальное давление 2,5 бар. Предельный нагрев теплоносителя 90о С. При перегреве срабатывает защитная блокировка. Патрубок вывода отходящих газов приспособлен для подключения дымоходов различного диаметра.

Используемое топливо. Для загрузки топки следует использовать дрова с относительной влажностью не более 20%. 

Kiturami KRH-35A

Модельный ряд

Этот напольный котел корейской марки предназначен для обогрева жилых и производственных помещений площадью до 280 кв.м. У него два контура теплообмена, работающих на отопление и нагрев горячей воды для хозяйственных нужд. Они рассчитаны на рабочее давление 2 и 3,5 бар соответственно. Для корректной эксплуатации оборудования необходимо подключение к электрической сети.

У данной модели выносной блок управления с возможностью выбора нескольких режимов работы. Автоматика защищает оборудование от перегрева и замерзания теплоносителя. КПД агрегата 91%.

Смотрите видео о товаре

Используемое топливо. Главным отличием представленной марки является универсальность. Котел способен работать не только на твердом, но и дизельном топливе. При загрузке каменного угля его мощность достигает 35 кВт. При жидкотопливном варианте она снижается до 24,4 кВт.

Виды котлов по принципу действия

В зависимости от способа сгорания топлива выделяют четыре типа котлов:

Классический котел прямого горения (или естественной тяги). Это традиционная и наиболее распространенная конструкция. Главные достоинства: простое устройство, доступная цена, способность работать на любом виде топлива, энергонезависимость. Последний фактор очень важен для сельской местности с плохим качеством электросетей – как правило, для работы котла не надо электричество, а терморегуляция осуществляется с помощью заслонки и механического привода. Принципиальный недостаток один – неполное сжигание топлива. А уже из этого следуют остальные: невысокий по сравнению с другими видами КПД, большой процент твердого остатка продуктов горения, трудоемкое обслуживание и уход. Исходя из этого. такой вид сложно отнести к категории «лучшие твердотопливные котлы для отопления дома».


Схема прямого горения с нижней подачей воздуха и механической тягой «на цепочке» для управления заслонкойИсточник metalscrap.org.ua

Классический котел с дополнительной тягой. Есть два варианта устройства. В первом случае воздух «вдувают» в топку, что обеспечивает более полное сгорание топлива. Во втором – котел оборудуют дымососом (вытяжным вентилятором перед дымоходной трубой), который создает разрежение в топочной камере и увеличивает естественную тягу. Достоинства такие же как у котла прямого горения, кроме энергонезависимости. Но «зависимость» от электроэнергии компенсируется повышенным КПД и более высокими показателями мощности при таких же размерах топки и виде топлива.


Котел с дополнительной тягойИсточник loyalprice.com.ua

Пиролизный (или газогенераторный) котел. В какой-то мере это следующая ступень развития котла с дополнительной тягой, но меняется сам принцип горения топлива. Функционально котел разделен на две камеры. В первой, при искусственной нехватке воздуха, дрова тлеют, вырабатывая не только тепло, но и пиролизные газы, которые поступают во вторую камеру, где они полностью сгорают в условиях дополнительной подачи воздуха. По уровню КПД эти котлы самые эффективные, но и «капризные». Главный недостаток – строгие требования к стабильному качеству топлива. Если это дрова (а большинство видов моделей пиролизных котлов «настроены» именно на них), то стандартное требование – влажность древесины должна быть не выше 20%. В противном случае снижается генерация пиролизных газов, превращая котел в разряд обычного с принудительной подачей воздуха, что с учетом высокой стоимости оборудования нерентабельно. Помимо эффективности, к достоинству относится длительность сгорания одной закладки – до 12 часов.


Пример практической реализации газогенераторного котлаИсточник projject.ru

Время прогорания одной закладки зависит от вида топливаИсточник cs.decorexpro.com

Отдельно надо сказать о котлах с автоматической подачей топлива в камеру горения. По принципу действия – это традиционные котлы с естественной или принудительной тягой, но благодаря отдельному бункеру для топлива, время работы на одной «заправке» может достигать от нескольких суток до нескольких недель (зависит от объема бункера и площади обогреваемого помещения).


Пеллетные котлы с лотковой горелкой по сути также поддерживают «верхнее» горение топлива с высокой эффективностью теплоотдачиИсточник eanok.de

Котлы с бункером работают либо на пеллетах, либо на каменном угле, измельченным до определенной фракции (обычно не крупнее 25 мм). Есть модели с автоматическим золоудалением, что в сочетании с автоматикой по поддержанию режима работы делает схему отопления частного дома с твердотопливным котлом такой же удобной в пользовании, как и газовую.

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.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак, поскольку он может располагаться в разных местах в различных отопительных системах.

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и должна всегда сопровождать любой котел на твердом топливе, желательно даже пеллетный. Вы можете где угодно найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Подробнее об этом рассказано на видео:

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

  1. Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
  2. При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
  3. Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
  4. По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

  1. Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
  2. Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар. Насос не может перекачивать газы, поэтому при попадании в него пара циркуляция теплоносителя остановится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки. В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Основные разновидности

На фото — котел и наиболее популярные виды топлива

Современные твердотопливные котлы для дома в соответствии с эксплуатационными особенностями, подразделяются на следующие разновидности:

  • модификации с подачей топлива своими руками;
  • модификации с автоматической подачей топлива;
  • отопительные печи как отдельная группа оборудования.

Модификации с ручной подачей, в свою очередь, бывают следующих типов:

  • традиционные классические котлы отопления на твердом топливе для дома;
  • оборудование, работающее за счет реакции пиролиза;
  • отопительные котлы длительного горения на твердом топливе.

Также инструкция выбора и эксплуатации твердотопливных котлов во многом зависит от их энергозависимости. Классические устройства с ручной подачей топлива и ручным розжигом не испытывают потребности в электроэнергии.

Более совершенные автоматизированные устройства предполагают необходимость в постоянной подаче электроэнергии. В этом случае электричество необходимо для розжига и подачи топлива и для стабильной работы принудительной системы отведения отработанных газов.

Современные твердотопливные котлы, как и прочее отопительное оборудование, подразделяются на одноконтурные и двухконтурные модификации.

Одноконтурные модификации предназначены только для нагревания теплоносителя для последующей подачи в систему.
Двухконтурные модификации более функциональные, так как разогревают не только теплоноситель, но и воду. Двухконтурные котлы отопления могут оснащаться двумя или одним теплообменником.

Если теплообменника два, то вода и теплоноситель могут разогреваться до необходимой температуры одновременно. Если теплообменник один, то теплоноситель и вода греются поочередно.

В зависимости от типа используемого топлива, мощность бытовых котлов может достигать от 10 до 80 кВт. Наибольшая мощность достигается при использовании в качестве топлива каменного угля и кокса.

Конструкционные особенности классических котлов

Схема устройства современного оборудования

Классические твердотопливные котлы для частного дома — это широкий ассортимент оборудования. Но, по сути, все эти устройства мало чем отличаются от обычной печи.

Единственным существенным отличием является наличие встроенной емкости контура, по которому циркулирует теплоноситель. Такие конструкции с давних пор повсеместно эксплуатируются как частных домах, так и в небольших кочегарках при зданиях жилищного или общественного назначения.

Твердотопливные котлы для отопления частного дома — внешний вид

Принцип работы классического твёрдотопливного котла прост — в топку закладывается определенное количество топлива, которое при горении выделяет энергию, необходимую для разогрева воды в нижней части контура (в теплообменнике).

Типоразмеры и конфигурация теплообменников как стальных, так и чугунных могут существенно отличаться. И это во многом определяет мощность и производительность оборудования.

Твердотопливные котлы оснащаются расширительным баком, который является обязательным элементом для обеспечения естественной циркуляции. В более сложных установках контур может быть доработан за счет применения циркуляционного насоса, который способствует более стабильному поддержанию давления.

Особенности автоматизации отопительного оборудования

Автоматизированный котел с устройством для автоматической подачи

Для того чтобы отопление загородного дома твердотопливным котлом было менее зависимым от участия человека, применяются высокотехнологичные системы автоматизации. Разумеется, за счёт применения таких систем, цена оборудования существенно увеличивается.

Современная котельная

Среди элементов автоматизации отметим следующее:

  • Устройства, подающие топливо в топку, представляют собой бункер с дозирующим приспособлением.
  • Устройства, отвечающие за переворот колосниковой решетки.
  • Устройства очистки зольника.
  • Отдельные модификации оборудования обеспечивают возможность удаленного управления посредством интернета или мобильной телефонии.

Вследствие использования систем автоматизации котел автономно работает в течение недели.

Варианты применение

Твердотопливные котлы могут служить в качестве основного или резервного источника тепла, в ряде случаев этот вид оборудования позволяет не только получить дешевую тепловую энергию, но и значительно экономить на утилизации отходов производства, например, на деревообрабатывающих предприятиях.

Помимо производственной и жилой сфер, применение этого варианта отопления очень актуально для сельского хозяйства как по причине отсутствия альтернативы, так и из-за наличия большого количества отходов, которые можно использовать для обогрева. Среди основных преимуществ  можно назвать:

  • относительно невысокая цена;
  • различные варианты топливного материала;
  • наличие энергонезависимых моделей;
  • экологичность и безопасность;
  • отсутствие особых требований и легкость установки.

Как в каждой «бочке меда» положительных качеств должна присутствовать «ложка дегтя» в виде недостатков, а они у этих агрегатов есть:

  • необходимость дополнительного помещения для хранения топлива;
  • склонность некоторых моделей (обычно самых дешевых) к накоплению сажи, что требует частой чистки дымохода;
  • ручной режим загрузки топлива в большинстве моделей;
  • невысокий, на уровне 70%, КПД у котлов длительного горения;
  • невозможность использование в системе дымоотвода дымохода коаксиального типа.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий