Твердотопливные котлы, предназначение которых заключается в передаче тепла от сжигания твердого топлива теплоносителю, используются для отопления жилых и производственных строений, а так же для приготовления горячей воды. Может являться основным источником, в тех местах, где нет возможности подвести газ (дачные кооперативы) и резервным, например в паре с газовым при низкой температуре окружающей среды, для снятия нагрузки с навесного оборудования.

твердотопливные котлы с бойлером

горячая вода от твердотопливного котла

Горячее водоснабжение в бюджетных моделях приготавливается при помощи встроенного в водяную рубашку медного теплообменника, либо вопрос решается установкой бойлера косвенного нагрева.

Достоинства тт котла
— доступность и стоимость топлива
— высокий срок службы
Недостатки твердотопливных котлов:
— постоянный контроль, частая загрузка топлива
— еженедельная чистка
— не постоянная мощность, уменьшается по мере прогорания
— низкое КПД, от 60 до 92%
— дополнительные затраты на буферную емкость

Устройство и конструкция стальных и чугунных твердотопливных котлов.

Стальной твердотопливный котел

Стальной котел.
Корпус выполнен из котловой листовой стали с применением изгиба и сварки. В основном применяют жаростойкую сталь P265GH. Пространство между стенками заполняют теплоносителем (вода), от сюда и название водяная рубашка. Внутренняя стенка изготавливается толщиной 5-7 мм. т.к. подвержена нагрузкам при горении, наружную из 3-4мм.
Для снятия тепла с дымовых газов в камере установлены водонаполненные перегородки.
Колосники, на которых горят дрова, сделаны из чугуна, а при использовании угля должен быть охлаждающий контур в виде трубок с водой. Прогоревшие отходы в виде золы осыпаются в зольник, расположенный под решеткой.
На лицевой стороне верхняя дверца отвечает за чистку теплообменника и дымохода. В среднюю часть осуществляется загрузка топлива. Нижняя для удаления пепла и подачи воздуха в камеру.
На верхней стенке термометр, патрубок подключения группы безопасности, патрубок для подачи в систему. На задней патрубок для слива, подключение обратки, дымоход.
Между корпусом и обшивкой находиться минеральная вата от 5 до 10 см, чтобы избежать ожога.
Преимущества стальных твердотопливных котлов перед чугунными, малый вес, доступная цена.

Чугунный твердотопливный котел

Чугунные твердотопливные котлы состоят из отлитых в формах секций, которые стягивают болтами. Количество секций отвечает за мощность и за глубину топки. Секции очень схожи с чугунными батареями, внутри которых расположена вода. Между корпусом и обшивкой, которая всегда идет отдельно, укладываю изоляционный слой, для снижения теплопотерь.
Зольник расположен в нижней части под загрузочной дверцей, там же расположен лючок для подачи воздуха. Контроль над температурой осуществляется при помощи цепочки и регулятора тяги.
Преимущество чугунных котлов, их срок службы, 50 лет, устойчивость к агрессивной среде (конденсат).

Принцип работы твердотопливного котла.

принцип работы твердотопливных котлов

принцип работы твердотопливного котла

За пример возьмём котел средней мощностью до 99 кВт. Загрузка топлива происходит через среднюю дверцу. Розжиг может быть, как снизу, так и сверху (верхнее горение). Тепло нагревает стенки водяной рубашки и передает теплоту теплоносителю. Циркуляционный насос нагретый теплоноситель переносит к радиатором, где происходит теплообмен с окружающем воздухом в помещении. Температура воды зависит от количества подаваемого воздуха при помощи управления заслонки. При оснащении котла автоматикой, данную функцию выполняет вентилятор.

Технические характеристики твердотопливных котлов.
КПД – коэффициент полезного действия,  это отношение тепла выработанного к переданному теплоносителю. Из-за большей площади теплообмена, КПД  у стальных котлов будет 80-92%, у чугунных 60-75%.

В техническом паспорте устройства указано КПД, которое было получено при условиях близким к идеальным, т.е. сухое топливо и температура подающей линии 90 градусов.
Какие факторы влияющие на ухудшение КПД.
1. При недостаточной подаче воздуха в топку, ухудшается процесс горения.
2. Не подготовленная вода и подпитка приводят к отложению накипи на стенках котла, а повышенная влажность к образованию дегтя.
3. Не качественная изоляция, высокие теплопотери.

Мощность.
Каждый подбирает котел по кВт. Пример, на площадь дома в 200м2 надо 20 кВт (условно), но наш прибор выдает 20 кВт при использовании основного вида топлива. Если основным является уголь, то это будет антрацит. Использование каменного, бурого угля, дров и торфобрикета только с поправочным коэффициентом от 0.3 до 0.95.

Температура подачи.
Конденсат, это агрессивная среда, которая приводит к коррозии металла, поэтому не стоит опускать температуру подающей линии ниже 65 градусов для стальных и 50 градусов, для чугунных.

Давление воды.
Закрытые отопительные системы работают при 1 бар. Превышение этого значения влияет на сокращения срока службы изделия. Рабочее и испытуемое давление указано в паспорте.

Температура отходящих газов.
При работе котла с автоматикой, есть специальный датчик, который измеряет и при понижении заданного значения отключает циркуляционные насосы. Температура в современных котлах не превышает 130-140 градусов, повышаться может при  нарушении тяги.

Время работы котла на одной загрузке, котел  длительного горения.
Уголь может гореть от 10 часов до суток, дрова от 2 до 16 часов. Работа в номинальном режиме уменьшит время горения но увеличит КПД, при низкотемпературном режиме время увеличится в 2-3 раза, но КПД уменьшиться на 20% и снизиться срок эксплуатации котла.

2. Твердотопливный котел работает совместно с буферной емкостью. Котел подбирается в зависимости от объема самого буфера.

Схема подключения твердотопливных котлов.
Рассмотрим распространенную схему подключения твердотопливного котла с буферной емкостью, циркуляционным насосом и трехходовым клапаном. Существует много различных схем, например с естественной циркуляцией, но их применение их на практике стало все реже.

Особенности при выборе схемы отопления.
Помните, что твердотопливный котел обладает инерцией и его не возможно затушить или прекратить работу по желанию. Не допускается завершение отбора тепла при работающей системе.
При отсутствии автоматики, эффективность горения, КПД, срок службы придется контролировать правильным выбором схемы.
КПД может изменяться в зависимости от режима и фазы горения. Рекомендуем применять в схеме тепло аккумулятор, уменьшит количество закладок.
Во избежание образования отложений, не рекомендуется подпитка системы.

Описание основных узлов схемы обвязки.
Термостатический трехходовой клапан предохраняет котел от попадания в него теплоносителя, температура которого ниже 55 градусов. Для этого делают малый контур, при температуре обратной линии ниже 55 клапан будет закрыт и начнет открываться при достижении 55.

Циркуляционный насос предназначен для циркуляции жидкости в системе отопления. Рекомендуем подключать насос через источник бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторной батареей (АКБ), это позволит работать насосу несколько часов при отключении электропитания.

Расширительный бак служит для компенсации расширения теплоносителя, возникающего при его нагревании. При расчете нужно учитывать всю жидкость, находящую в закрытом контуре.
На схеме обвязки лучше не экономить, т.к. в первую очередь, это ваша безопасность.

Из огромного списка поставщиков и производителей выделяем две марки, это TIS (белорусско-польский) и GTM (Польша), из чугунных OPOP (Чехия) и Protherm (Словакия).