Твердотопливные котлы

Твердотопливные котлы, как уже понятно из названия, работают на твердом топливе:

• дровяных дровах;
• брикетах из соломы, торфа или древесины;
• каменном или буром угле;
• коксе.

Типы твердотопливных котлов

Существует три группы твердотопливных котлов:

• традиционные;
• пиролизные, с влажностью до 20%;
• с возможностью установки горелки дутьевого типа (такие котлы предназначены для работы на жидком топливе, пеллетах или газе).

Пиролизные твердотопливные котлы (их еще называют газогенераторными) работают на древесном газе, который выделяется из дров при высокой температуре. Большое преимущество таких котлов состоит в том, что чистить их нужно реже, поскольку в них не образуется сажа, а количество оседающей золы минимально.

Преимущества и недостатки твердотопливных котлов

Использование котлов, работающих на твердом топливе, дает вам огромное преимущество: вы можете организовать полностью автономную отопительную систему, не зависящую ни от газа, ни от электричества. Таким образом, установка твердотопливного котла будет отличным выходом для владельцев домов, в которые не подается ток и газ. Немаловажен и тот факт, что такой котел будет дешев в эксплуатации благодаря низкой стоимости твердого топлива.

Древесный газ в газогенерирующих котлах пиролизного типа, проходя через особую форсунку, горит белым или желтым пламенем, что говорит о его чистоте. Такие котлы обладают очень высоким КПД, достигающим 85%. Для достижения наиболее эффективной работы такого котла очень важно использовать сухое топливо.

Единственный его недостаток состоит в том, что вам придется самостоятельно загружать в котел топливо и следить за его наличием в доме (автоматизированная подача возможна только в некоторых котлах, работающих на пеллетах). Однако это не должно составить большой проблемы в том случае, если в доме постоянно кто-то проживает. К тому же, несмотря на это небольшое неудобство, вы с лихвой окупаете стоимость оборудования благодаря более низкой цене на используемое для обогрева топливо. 

Твердое топливо заслуженно считается самым древним в истории человечества. Именно оно позволило нашим предкам обустроить в пещерах первые подобия современных жилищ, сформировав в центре очаг со сжигаемыми дровами.

С тех прошло уже более 200 тысяч лет, а твердотопливное отопление по-прежнему не теряет своей актуальности. Более того, в развитых европейских странах котельное оборудование, основанное на сжигании твердого топлива, занимает лидирующие позиции по продажам. И это притом, что у современного человека имеется свободный доступ к электричеству, природному газу, жидкому топливу и т.д. Так в чем же тут дело?

Преимущества твердотопливных котлов

• Экономичность.

По стоимости одной генерируемой килокалории с твердым топливом может соперничать только природный газ. Что касается сжиженного газа, жидких видов топлива (дизель, бензин, масло, мазут) или электричества, то в сравнении с ними выгода может достигать 3-5 раз. А еще твердое топливо может быть вообще бесплатным – достаточно спилить засохшее дерево, и можно отапливаться несколько недель.

• Вариативность.

В твердотопливных котлах можно сжигать не только дрова или уголь, но и торф, готовые топливные брикеты, пеллеты, некоторые бытовые отходы и даже навоз. В отличие от газовых или жидкотопливных котлов здесь топка практически «всеядна».

• Простота конструкции.

Котлы на твердом топливе очень редко выходят из строя, там практически нечему ломаться – нет высоких давлений, невозможны утечки, отсутствует сложная автоматика. В большинстве случаев установка твердотопливного котла не требует даже привлечения специалиста – все понятно и наглядно.

• Инерционность.

Котел на твердом топливе дольше находится в нагретом состоянии. После того как дрова прогорели, тлеющие угли продолжают обогревать помещение.

• Инфраструктурная автономность.

Пользоваться твердотопливным котлом можно в любой глуши, где нет доступа ни к газовой магистрали, ни к поставкам дизеля, ни к электричеству. Даже в голой степи всегда можно найти подходящее горючее.

• Стоимость оборудования.

Котел, работающий на твердом топливе, из-за своей простоты изначально дешевле газового или жидкотопливного с аналогичной мощностью и оснащением.

Недостатки твердотопливных котлов

• Не самый высокий КПД.

Если у электрических котлов этот показатель достигает 98% (а у конденсационных газовых и вовсе 115%), то для твердого топлива КПД в лучшем случае составляет 90% (пеллетные и пиролизные модели), а в среднем не превышает 70%.

• Обслуживание.

В большинстве случае владелец котла должен вручную загружать топливо, разжигать огонь и осуществлять чистку зольника и топки. Исключением являются продвинутые автоматизированные модели, о которых мы поговорим чуть позже.

• Хранение топлива.

Дрова или уголь занимают немало места, поэтому придется выделить для них специальное хозяйственное помещение и добиться в ней приемлемой влажности.

• Сложность регулирования.

Высокая инерционность котлов на твердом топливе обуславливает не только длительный прогрев, но и большие погрешности при установке необходимого режима обогрева.

Все котлы, работающие на твердом топливе, можно условно дифференцировать согласно трем основным критериям – вид используемого топлива, принцип его сгорания и материал теплообменника. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

Классификация твердотопливных котлов по виду используемого топлива

Эффективность и специфика работы котла во многом определяется тем, что именно мы сжигаем в топке.

1. Котлы на дровах.

Это простейшие и самые дешевые модели. Оснащены большими топками, чтобы можно было загружать длинные поленья. Однако простота установки и дешевизна – это единственные преимущества дровяных котлов. Недостатков больше:

• низкая эффективность – КПД таких моделей редко дотягивает даже до 70%;
• малая продолжительность горения – загрузка дров выполняется обычно каждые три часа;
• громоздкость – дровяные котлы чаще всего изготавливают из чугуна, а их габариты обусловлены размерами поленьев.

2. Котлы на углях.

Такие модели пользуются не самой высокой популярностью из-за копоти и сажи, однако экономически они выгоднее дровяных котлов:

• килограмм угля генерирует в два раза больше тепла, чем килограмм дубовых дров при практически идентичной стоимости;
• котел, загруженный углем, работает до 8 часов, что более чем в 2 раза дольше в сравнении с дровами.

3. Котлы на смешанном топливе.

Это отличный выбор для тех пользователей, которые надеются на скорую газификацию. Такие котлы помимо топки для твердого топлива дополнительно снабжаются газовыми и жидкотопливными горелками. Самые продвинутые модели способны также потреблять электрическую энергию.

Главным преимуществом таких моделей является универсальность – можно использовать топливо, доступное в данный конкретный момент. Недостаток не менее очевиден – высокая стоимость.

4. Котлы на пеллетах.

И вот мы добрались до наиболее интересного варианта. Именно пеллетные котлы являются сегодня самыми популярными в Европе. Давайте выясним почему.

Преимущества пеллетных котлов

• Экологичность и безопасность.

В качестве топлива используются специальные биогранулы (пеллеты), изготавливаемые из измельченных и спрессованных древесных отходов. При этом в них отсутствуют какие-либо химические добавки.

• Эффективность.

КПД пеллетного котла составляет не менее 85%. Это обусловлено высокой теплотой и полнотой сгорания топлива.

• Автономность.

Благодаря прессованию гранул достигается исключительная энергоемкость топлива, а их небольшой размер позволяет автоматизировать процедуру загрузки. Пеллеты загружаются в бункер, из которого по транспортеру подаются в топку. Емкость стандартного бункера обеспечивает автономность котла в течение недели.

• Простота эксплуатации.

Автоматизация загрузки топлива, розжига факела и удаления золы позволяет полностью исключить вмешательство человека в работу котла. Достаточно лишь раз в неделю пополнять бункер пеллетами и раз в несколько месяцев очищать емкость с золой. Самые продвинутые модели даже снабжаются дистанционным управлением, и пользователь может контролировать их работу через мобильный телефон.

• Долговечность.

Производители гарантирует 25-летний срок службы пеллетных котлов при соблюдении правил эксплуатации.

Единственный недостаток подобных устройств – существенная цена. Правда, со временем они окупаются благодаря высокой эффективности и длительному сроку службы. Следует также отметить зависимость пеллетных котлов от наличия доступа к электричеству.

Классификация твердотопливных котлов по принципу сжигания топлива

Эффективность и контролируемость сгорания топлива зависит, прежде всего, от механизма снабжения топки кислородом. Рассмотрим самые распространенные решения.

1. Котлы с естественной тягой.

Это традиционный вариант, при котором воздух засасывается снизу естественным образом, проходит через топку, снабжая ее кислородом, а затем продукты сгорания уходят вверх через дымоход.

Основные достоинства:

• простота конструкции;
• низкая стоимость;
• бесшумность работы;
• независимость от электроэнергии.

Недостатки:

• необходимость наличия дымохода;
• выжигание кислорода в помещении
• невозможность точного контроля режимов работы.

2. Котлы с принудительной тягой.

Данные устройства оборудованы дополнительным вентилятором, который нагнетает воздух в топку. Его скорость вращения может варьироваться в зависимости от типа сжигаемого топлива и дымовой тяги.

Основные достоинства:

• более высокая эффективность;
• возможность регулирования мощности котла;
• воздух забирается не из помещения, а снаружи.

Недостатки:

• сложность конструкции;
• шум от вентилятора;
• зависимость от электричества;
• более высокая стоимость.

3. Пиролизные котлы.

Принцип действия данных устройств основан на явлении пиролиза – термического разложения твердого топлива в условиях недостатка воздуха. Это обеспечивает высочайшую эффективность таких котлов.

Вначале загруженное топливо (древесина или уголь) обугливается в верхней камере в бескислородной среде с выделением древесного газа (смесь водорода, метана, пропана и угарного газа). Затем полученная смесь поступает во вторую камеру, где уже в условиях избытка кислорода осуществляется ее сжигание.

Основные достоинства:

• КПД системы достигает 90% – максимальный результат для твердотопливных котлов;
• одной закладки топлива хватает на срок до 12 часов;
• процедуры розжига, удаления золы и управление мощностью могут осуществляться дистанционно или в автоматическом режиме;
• теплоноситель в контуре прогревается гораздо быстрее в сравнении с предыдущими решениями.
• вредные вещества, содержащиеся в древесном газе, сжигаются, а не выбрасываются в атмосферу.

Недостатки:

• зависимость от электричества (необходимо для работы вентилятора);
• влажность топлива должна быть не выше 20%;
• высокая стоимость в сравнении с альтернативными решениями;
• стабильность горения достигается только при высокой нагрузке (свыше 50%).

4. Котлы длительного горения.

Главным отличием подобных устройств является направление процесса горения – сверху вниз. При этом воздух подается предварительно нагретым непосредственно в зону пламени. В результате очаг очень медленно перемещается вниз и обеспечивается максимальная полнота сгорания топлива.

Основные преимущества:

• рекордная продолжительность работы одной закладки – от 12 часов до нескольких суток;
• универсальность – можно сжигать дрова, уголь, торф, опилки, брикеты, пеллеты и т.д.;
• влажность топлива не имеет значения (оно постепенно просушивается);
• КПД на уровне пиролизных котлов – около 90%;
• возможность автоматизации;
• высокая надежность и пожаробезопасность.

Недостатки:

• довольно сложная процедура загрузки топлива;
• вероятность возникновения конденсата;
• не самая низкая стоимость.

Классификация твердотопливных котлов по материалу теплообменника

В настоящее время доступны котлы с чугунным либо стальным теплообменником. Каждый из этих вариантов обладает своими плюсами и минусами.

1. Стальные котлы.

Данные устройства изготавливаются из особой жароупорной стали путем сварки отдельных пластин и труб.

Основные преимущества:

• сталь – пластичный и ударопрочный материал, поэтому стальные котлы защищены от повреждений и потери герметичности в процессе транспортировки, монтажа, перепадов температур и т.д.;
• в случае повреждения стальные конструкции, в отличие от чугунных, можно заварить;
• стальные котлы значительно легче чугунных.

Недостатки:

• сталь подвержена коррозии, поэтому срок службы стальных котлов обычно меньше, чем у чугунных;
• если топка выполнена из тонкой стали, она быстро прогорит, поэтому следует выбирать модели с толщиной листа не менее 4 мм;
• мощность стальных котлов, в отличие от чугунных, нельзя нарастить за счет добавления дополнительных секций.

2. Чугунные котлы.

Данные изделия изготавливаются методом литья и собираются из нескольких секций, скрепленных между собой резьбовым соединением. Чем их больше, тем выше общая мощность котла.

Основные преимущества:

• рекордная долговечность – до 25 лет и более;
• высокая коррозионная устойчивость;
• невосприимчивость к накипи, что в перспективе положительно влияет на стабильность КПД;
• возможность наращивания мощности котла путем присоединения новых секций.

Недостатки:

• чугун – хрупкий материал, он может треснуть из-за сильного удара или резкого изменения температуры;
• большой вес усложняет транспортировку и монтаж устройства;
• тепловая эффективность ниже, чем у стальных котлов.