Устройство водогрейного котла на твердом топливе: принцип работы, преимущества длительного горения

Твердотопливный котел — популярный вид отопительного оборудования, который является одним из традиционных способов организации автономного отопления частного дома. В местах, где не проложена газовая магистраль, установка такого агрегата будет единственно верным и экономически выгодным решением.

Более того, работа большинства котлов на твердом топливе не зависит от внешних источников энергии и не нуждается в подключении к электросети.

Устройство и принцип работы водогрейного твердотопливного котла

Водогрейный агрегат — это своего рода печь, которая работает на дровах, угле, торфобрикетах и других видах топлива. Однако, в конструкции и работе такого аппарата есть существенные отличия.

Особенности конструкции

Классический водогрейный котел на твердом топливе состоит из следующих элементов:

• Камера сгорания (топка). Большая часть агрегата состоит из камеры, куда через специальную дверцу закладывается топливо и где происходит его сжигание и процесс теплообмена.
• Колосниковая решетка (колосник) и зольник. Внутри камеры сгорания загружаемое сырье размещается на решетке, которая изготовлена из чугуна. Зола, образующаяся в процессе сгорания, попадает в специальный резервуар – зольник. Это выдвижной или статичный поддон, расположенный под колосником.
• Водяная рубашка (теплообменник). Конструкция устройства предполагает двойные стенки топки, между которыми циркулирует вода или смесь жидкости с антифризом. В зависимости от модели теплообменник может быть разной площади, формы и объема воды в нем.
• Система дымоудаления. Все продукты сгорания выходит через специальный патрубок, к которому подключается дымоход. В зависимости от мощности устройства варьируется длина дымоходной системы.

Все твердотопливные котлы имеют открытую камеру сгорания: агрегат работает на естественной тяге, т.е. необходимый в процессе горения воздух поступает в устройство через специальные затворы или задвижки. Чтобы обеспечить необходимую подачу воздуха, в некоторых моделей предусмотрен вентилятор наддува, контролируемый контроллером (автоматикой).

Как работает твердотопливный агрегат?

Принцип работы котла на твердом топливе заключается в теплообмене между сжигаемым топливом и жидкостью, помещенной в водяной рубашке. Именно поэтому агрегат называют водогрейным.

1. Во время сжигания топлива стенки теплообменника нагреваются и передают тепловую энергию воде или антифризу.

   В зависимости от конструктивных особенностей агрегата водяная рубашка может размещаться как в стенках котла, так и дополнительно в перегородках (ламелях) в верхней части отопительного агрегата. Второй вариант считается более эффективным, т.к. в процессе сгорания дым стремится вверх и обходит максимальную площадь теплообменника, что в свою очередь обеспечивает максимальный нагрев жидкости и высокий КПД.

   Считается отличным показателем, когда дым выходя в трубу остается практически остывшим, отдав тепло по пути теплообменнику. Таким образом, чем большей площади и с большим количеством ходов теплообменник, тем лучше.

2. Нагретый теплоноситель за счет расширения поднимается и выходит через выходной патрубок, к которому подключен трубопровод.

   Жидкость может двигаться как естественным способом (открытая система отопления), так и принудительно (закрытый контур отопления). Во втором случае к трубопроводу подключают циркуляционный насос, который обеспечивает необходимую скорость движения воды.

   О плюсах и минусах закрытой и открытой системы отопления читайте в нашей статье: https://progreem.by/blog/stati/otkrytaya-i-zakrytaya-sistema-otopleniya-plyusy-i-minusy/

3. Отдав тепло отопительным приборам, установленным в доме, теплоноситель возвращается по обратным трубам в теплогенератор.

   Стоит отметить, что твердотопливные котлы плохо переносят холодный теплоноситель на обратной линии. При поступлении жидкости в устройство температуры ниже 50°C, в нем может выделяться конденсат, вследствие чего агрегат закоксовывается, теряется КПД, быстрее выходит из строя. Чтобы этого не происходило, при обвязке котла делают малый контур, которые разогревает теплогенератор при запуске и с помощью специального термостатического клапана для твердотопливного котла пропускает на обратную линию агрегата теплоноситель только с температурой выше 50-55°C.

   Чтобы уберечь ТТ агрегат от образования конденсата, существуют разные способы защиты оборудования.

По этой же причине у твердотопливных котлов нет 2-го контура для нагрева ГВС, как у газовых отопителей. Приготовление горячей санитарной воды происходит с помощью подключения дополнительного устройства – бойлера косвенного нагрева. Данные емкости представляют собой бак, внутри которого проходит спиральная трубка. По ней течет горячий теплоноситель, передающий часть тепловой энергии на нагрев ГВС.

Особенности ТТ котлов длительного горения

В отличие от классической модели котлы длительного горения имеют усовершенствованную конструкцию, которая обеспечивает экономичный расход топлива при оптимальной температуре отопления.

Длительность горения в твердотопливном котле достигается благодаря установленным контроллеру и модулируемому вентилятору, которые обеспечивают систему автоматического управления работой теплогенератора.

Встроенная автоматика регулирует подачу воздуха в топку исходя из температуры теплоносителя в теплообменнике и тем самым контролирует процесс сжигания топлива.

• Интенсивность пламени напрямую зависит от количества кислорода. Вентилятор наддува разжигает пламя и обеспечивает необходимый объем воздуха до тех пор, пока температура воды не достигнет установленной.
• Далее количество воздуха снижается до уровня необходимого для поддержания пламени, что в разы увеличивает время сгорания одной партии сырья.

Обратите внимание! Автоматика тт котла предполагает подключение к электросети. При частых перебоях в подаче электроэнергии необходима установка дополнительного источника бесперебойного питания.

К отопительным котлам длительного горения на твердом топливе также относят следующие типы устройств:

• Пиролизные (газогенераторные) котлы. Выделяемые при сжигании газы поступают в дополнительную камеру сгорания, где горючие вещества сжигаются и отдают дополнительную тепловую энергию. Такой процесс увеличивает КПД оборудования и уменьшает процент вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
• Пеллетные котлы. Агрегаты снабжены специальными топливным бункером и пеллетной горелкой, в которую через специальный шнек поступает топливо в виде спрессованных пеллет. Полностью автоматизированные устройства позволяют обеспечить автономность работы до 7 дней.

Преимущества твердотопливных котлов длительного горения

• Высокие КПД и производительность.
• Простота в управлении и эксплуатации.
• Безопасность и экологичность.
• Экономия энергоресурсов и автоматизация процессов.
• Доступная цена.

5 основных критериев при выборе водогрейного котла на твердом топливе

Исходя из вышеперечисленного назовем основные моменты, на которые стоит обратить внимание перед приобретением ТТ отопительного агрегата:

1. Мощность котла. Это один из самых главных показателей. Рассчитывать его нужно исходя из площади отапливаемых помещений и всех теплопотерь здания, а также расхода энергии на нагрев бойлера косвенного нагрева.
2. Площадь теплообменника и объём воды в агрегате. От этих показателей напрямую зависит качество теплообмена и КПД котла. Чем выше эти показатели – тем лучше.
3. Размер топки. Особенно касается при использовании дров. Если загрузочная камера слишком маленькая по глубине, то поленья стандартной длины придется пилить, что доставит дополнительные неудобства.
4. Толщина стали теплообменника. От этого параметра в первую очередь зависит срок службы устройства. Если вы хотите, чтобы котел прослужил не менее 10 лет, не стоит покупать агрегаты с толщиной менее 4 мм. Качество стали также имеет значение. Например, польские котлы изготавливаются из специальной жаропрочной котловой стали.
5. Наличие автоматики. Если ее нет, то не беда. Можно установить механический регулятор тяги, который также хорошо справляется с функцией регулирования подачи воздуха в топку. Однако контроллер с вентилятором наддува делает этот процесс более эффективным и полностью автоматизированным. Есть модели и без встроенного контроллера, но с возможностью его установки. К таким моделям автоматику можно купить и установить в любой момент в процессе эксплуатации.

Итог

Благодаря простоте конструкции и отсутствию сложных механизмов, автономности и безопасности устройства твердотопливный котел до сих пор остается востребованным отеплительным оборудованием. А длительность горения топлива является значительным преимуществом при выборе.

А какой отопительный агрегат установлен в вашем доме? С какими проблемами сталкивались? Делитесь своим опытом в комментариях.

Предлагаем наш Рейтинг твердотопливных котлов по надежности и качеству 2022 года.