Двухконтурный твердотопливный котел

Принцип действия и особенности твердотопливного котла

В отличие от традиционной печи на дровах или угле, агрегат модернизирован и оптимизирован под реалии каждого дома – требуемое отопление и нагрев воды для бытовых нужд. Котлы отличаются по принципу горения:

1. Пиролизные. Кроме основного действия – сжигания топлива, система собирает выделенный газ – обычно это СО, и смешивает его с кислородом, а затем воспламеняет. В результате горения смеси, снова выделяется энное количество температуры, идущее на обогрев носителя.
2. Камера верхнего сгорания. Принцип работает не снизу вверх, а, наоборот, позволяя процессу идти медленно и с большей отдачей.

Устройство теплообменников у агрегатов разное. У первого варианта он расположен горизонтально над камерами сгорания, у второго – вертикальный теплообменник полностью окружает топку. Как правило, ёмкости выполнены в виде змеевиков.

Принцип работы

Двухконтурные котлы являются универсальными приборами. Они могут обогревать дома и обеспечивать подачу подготовленной горячей воды
, нагретой до определенной температуры. Их устройство довольно сложное, здесь много дополнительных узлов и модулей, ведь готовая конструкция должна получиться как можно более компактной и функциональной. Именно этим и отличаются двухконтурные котлы как газовые, так и твердотопливные.

Сложнее всего устроено газовое оборудование, в котором, помимо горелки и теплообменника, присутствуют газовые узлы, системы безопасности, обвязка, различные датчики и вентиляторы. Все это делает технику сложной в обслуживании и в ремонте. Что касается двухконтурных твердотопливных котлов, то они устроены гораздо проще. В них мы найдем:

Устройство твердотопливного котла с двумя контурами: отопление и ГВС.

• Горелку – классическую или пиролизную;
• Сдвоенный теплообменник;
• Дополнительные патрубки для подачи и забора воды.

Горелка, работающая на дровах или древесном газе, вырабатывает тепло, которое нагревает теплоноситель, циркулирующий по теплообменнику. В этом теплообменнике проложены трубки, отвечающие за нагрев поступающей воды из водопровода. Так как прямой контакт с раскаленным металлом здесь исключен, такая схема позволяет избавиться от накипи
– температура для ее образования здесь недостаточна.

Некоторые котлы устроены по-другому – пламя проходит посередине цилиндрического теплообменника, который нагревает сначала контур отопления. Контур горячего водоснабжения в таких агрегатах располагается поверх отопительного контура. Такой подход обеспечивает отсутствие перегрева воды в системе подготовки ГВС.

Таким образом, никаких трехходовых клапанов и прочих сложных узлов здесь нет, что уже является определенным плюсом. Стоит открыть кран, как из него сразу же начинает течь горячая вода. Причем слишком горячая, так как отрегулировать температуру в контуре ГВС в двухконтурном твердотопливном котле весьма проблематично – особенно, если в нем отсутствует система управления горением.

Рассчитывать на более-менее стабильную температуру воды в контуре горячего водоснабжения можно разве что в пеллетных моделях. Но лучше всего с этим справляются газовые и жидкостные модели.

Твердотопливные двухконтурные котлы длительного горения оснащаются вместительными камерами сгорания, в которые вмещается большое количество твердого топлива. Отдельные модели могут работать до 12 часов от одной закладки
. Рекордсменами являются пеллетные устройства, работающие на спрессованных древесных гранулах – они могут наделяться крайне вместительными бункерами, обеспечивающими непрерывное горение на протяжении 7-10 дней.

Типы котлов по принципу горения

Принцип горения существенно влияет на эффективность и КПД устройства. В твердотопливных системах наиболее распространенными топками являются газогенераторные и верхнего горения.

Газогенераторные

Пиролизные или газогенераторные котлы имеют две камеры сгорания. В первой: топливо, за счет малой подачи кислорода, тлеет и выделяет горючие газы, которые затем дожигаются во второй камере.

Такая система дает очень высокий КПД за счет максимального сжигания всего топлива. Отходы в виде золы здесь довольно незначительны.

Верхнего горения

Котлы верхнего горения имеют одну топку. Часто такой котел можно узнать по сигарообразной форме. Топка может занимать около половины его длины. Принцип горения в нем реализуется за счет подачи кислорода сверху. Таким образом, горит только верхняя часть закладки, а нижняя, ввиду отсутствия кислорода, гореть не может. По мере выгорания воздух подается все ниже и ниже, до полного сгорания всей закладки. Такой способ позволяет экономно расходовать топливо и регулировать горение.

Чем отличаются

Обе системы позволяют увеличить длительность горения. Первая — за счет дожига образующихся газов, вторая — за счет ограничения бесконтрольного возгорания всей закладки.

Эти системы отличаются конструкцией и процессом горения. Газогенераторный имеет две топки, и, соответственно, два этапа горения: непосредственно закладки и образующихся горючих газов. Топка верхнего горения имеет одну камеру, и один длительный и экономичный процесс горения.

Особенности двухконтурного котла на твердом топливе

Твердотопливные двухконтурные котлы длительного горения сочетают в себе как минимум два преимущества: во-первых, обеспечивают и отопление, и горячее водоснабжение, а во-вторых, позволяют существенно увеличить интервалы между посещениями котельной.

Конструкция

Устройство таких агрегатов отличается наличием двух контуров.

Основные элементы аппарата такие же, как и у обычных:

• топка;
• зольник;
• теплообменник;
• автоматика и приборы контроля.

Для обеспечения длительного горения может использоваться система автоматической загрузки топлива, которая включает в себя бункер для пеллет или другого сыпучего топлива, а также шнековый или пневматический механизм подачи топлива в горелку.

Принцип действия

В основе работы котлов лежит довольно простой принцип: топливо при сгорании передает энергию теплообменнику, который, в свою очередь, через систему труб, радиаторов, бойлера и других приспособлений, обогревает помещения и дает горячую воду для различных бытовых нужд.

По такому же принципу работают и котельные обогревающие не частный дом, а целые города. Таким образом, собственный котел — это мини-котельная.

Чем отличается от котла с одним контуром

Количество контуров напрямую влияет на количество возможных функций. Каждый контур, это, по сути, отдельная труба, выполняющая свою задачу. Если она одна, то и выполняет одну задачу, как правило, обогревает помещение. В большинстве одноконтурных систем крайне нежелательно изымать воду из оборота для других нужд.

Если трубы две, то вторая может обеспечивать горячее водоснабжение для кухни или душа. Бывают котлы и с тремя трубами, в таком случае еще один контур может использоваться, например, для системы теплых полов, что является дополнительным плюсом в отопительный сезон.

В частном секторе из многофункциональных котлов наиболее распространены 2-контурные.

Преимущества

Система печного отопления часто означала наличие нескольких топок в доме, по одной на каждые одну-две комнаты. В этом смысле современный котел можно назвать системой центрального отопления. По отношению к одноконтурным, преимущество заключается в выполнении большего количества функций.

1. Работа на доступном топливе.
2. Относительная экономичность, как за счет уменьшения количества топлива, так и за счет увеличения КПД.
3. Длительный срок эксплуатации. Несмотря на низкий гарантийный срок, при правильных установке и пользовании основная система может работать десятилетия.
4. Широкий выбор моделей в разных ценовых категориях. Самые простые системы могут обойтись до 25 тыс. руб.
5. Возможность работы без электричества и газа. В некоторых моделях для растопки используется электрическая горелка, в некоторых подключается емкость с горючей жидкостью, в некоторых эти варианты взаимозаменяемы.
6. Простота и удобство использования. Основная работа по обслуживанию заключается в загрузке топлива и чистке зольника. В системах длительного горения периодичность обслуживания может доходить до одного раза в неделю.
7. Возможность использовать в качестве топлива разнообразные материалы: дрова, уголь, щепу, пеллеты, торф.
8. Возможность высокой степени автоматизации. На сегодня не является экзотикой даже наличие модуля GSM-оповещения.

Недостатки

Перефразируя классика можно сказать: комфорт требует жертв. Основная жертва — повышение затратной части с увеличением функциональных возможностей. Чем сложнее система, тем она дороже. В некоторых случаях период окупаемости дорогого агрегата ниже, чем у дешевого. Такая «золотая середина» является целью любого рачительного хозяина.

К минусам можно отнести:

1. Необходимость ручной дозагрузки топлива. Даже системы длительного горения требуют периодической «подкормки».
2. Необходимость чистки и проведения профилактических работ. Даже аппараты с самоочищающимися зольниками требуют ухода.
3. Организация дополнительных помещений для хранения топлива. Например, пеллетный котел расходует в месяц до полутора тонн гранул на помещение площадью 100 м², что требует 1,5—2 м³ для хранения. Несложно умножить эту цифру на количество месяцев отопительного сезона.

Сравнение с электрическими и газовыми

Твердотопливные котлы обладают таким несомненным преимуществом, как независимость от инженерных коммуникаций. Это оборудование хорошо зарекомендовало себя в местностях, где наблюдаются перебои с подачей газа и электроэнергии.

Недостатки

Главный недостаток твердотопливного котла длительного горения – потребность в пространстве для хранения дров, угля, торфа или пеллетов. Рекомендуется выделить для этого сухое помещение, где сырье будет гарантированно защищено от действия влаги. Хранение на открытом воздухе разрешается только в том случае, если топливо будет находиться под навесом. Дополнительно горючее можно накрыть брезентом.

С учетом этого, твердотопливные котлы лучше всего подходят для отопления помещений частного дома, а в квартирах многоэтажных зданий это оборудование становится неудобным и небезопасным. Отлично для использования в многоквартирных жилых постройках подходят котлы, работающие на газе и электричестве.

К недостаткам твердотопливных нагревателей также относится потребность постоянно поддерживать сгорание топлива, регулярно закладывая новые порции сырья. Для длительного нагрева воды, опять же, лучше применять газовые, дизельные и электрические котлы.

Вопрос цены

Если сравнивать стоимость разных типов отопительного оборудования, то самым дешевым и доступным окажется твердотопливный котел. Стоимость эксплуатации его низкая, особенно если учесть относительно высокие цены на газ и дизельное топливо.

Наибольшей экономичностью обладает пеллетный твердотопливный котел, поскольку древесные гранулы с каждым годом дешевеют. Изготовление этого сырья осуществляется из отходов производства и обходится производителю в считанные копейки.

Иногда от отопительного оборудования требуется не только тепло, но и горячая вода. И если в доме нет газа, природного или сжиженного, следует приспособить для этих целей двухконтурный твердотопливный котел. Крайне желательно, чтобы это была модель длительного горения, которая не требует слишком частого подкладывания горючего. В продаже существует огромное количество таких котлов, поэтому вам следует научиться их выбирать. Для этого мы и подготовили данный обзор.

Нюансы эксплуатации

Обязательно изучите сопутствующую документацию. На эффективность и работоспособность оборудования может влиять ряд факторов, которые на первый взгляд кажутся малозначительными.

Стоит отметить, что большинство производителей строго рекомендует проводить монтаж силами специалистов, т. к. в ряде случаев отступление от этого требования может привести к потере гарантийных обязательств, а в худшем случае — к серьезным поломкам и авариям.

После монтажа регулярно осматривайте периметр обвязки на предмет протеканий.

Зачастую оборудование чувствительно к качеству топлива. Наиболее неприхотливыми являются чугунные котлы, а стальные при использовании высокотемпературных видов топлива могут прогорать

Поэтому важно следовать рекомендациям производителя и при выборе топлива

Любой котел, даже оборудованный разного рода системами самоочистки, требует регулярного ухода и очищения как от золы, так и от копоти.

Как увеличить производительность

Экономическая и фактическая эффективность котла зависит не только от его начальных характеристик.

Для улучшения показателей примите следующие меры:

1. Используйте качественное и сухое топливо. Влажные дрова заберут часть энергии на высушивание, а бытовой мусор приведет к загрязнению теплообменника и дымохода.
2. Регулярно уделяйте время чистке.
3. Обеспечьте стабильный приток воздуха в помещение, где расположен котел: огня без кислорода не бывает.
4. Уменьшите теплопотери отапливаемых помещений. Особенно хорошо определить проблемные места можно с помощью тепловизора.
5. Установите вспомогательное оборудование: например, теплоаккумулятор.

Дополнительное оборудование и его монтаж приводят к увеличению затрат, потребуется не только буферная емкость, но и циркуляционный насос, однако оно того стоит. Теплоемкость воды довольно высока: 1 литр воды, остыв на 1 градус, может нагреть 1 м³ воздуха на 4 градуса.

Принцип работы аккумулятора достаточно прост: насос отбирает из бака холодную воду, прогоняет ее через теплообменник котла и возвращает назад. Так происходит до тех пор, пока вся вода не нагреется. После того как все топливо прогорело, бак полностью заполнен горячей водой. Тепловая изоляция бака позволяет сохранить воду горячей от нескольких часов до суток, поэтому полученное тепло можно использовать в течение довольно длительного периода времени.

Видео

Подробное объяснение работы котла и буферной емкости, особенности установки запорной арматуры:

Рекомендации по выбору

Выбор должен основываться на доступности топлива, а также на практических и эстетических соображениях. К первым можно отнести необходимость горячего водоснабжения и обогрева определенной площади, наличие помещений для хранения топлива надлежащего качества, то есть все критически необходимые параметры. Ко вторым — необязательные, но увеличивающие комфортность использования.

• какие виды топлива доступны;
• периодичность использования котла;
• какое количество контуров необходимо;
• какая площадь будет отапливаться;
• как часто возможна загрузка топки;
• какое количество топлива одновременно вмещает хранилище;
• ценовой диапазон возможностей (как приобретения, так и монтажа).

Определение этих параметров поможет сформировать довольно узкий запрос, в рамках которого можно будет ввести дополнительные требования.

Например, такие как:

• наличие автоматики;
• модуля GSM-оповещения;
• системы аварийного отключения;
• защита от перегрева;
• защита от замерзания.

После того как круг очерчен, изучите советы специалистов и отклики покупателей выбранных моделей. Кто лучше недовольного покупателя выдаст всю правду.

Обязательно обратите внимание на условия гарантийного и сервисного обслуживания, а также доступность наиболее востребованных запасных частей

Как рассчитать мощность

Мощность котла измеряется в киловаттах, обычно 1 кВт достаточно для обогрева 10 м² площади дома. Если помещения не утеплены либо расположены в суровых климатических зонах, запас должен составлять 20—30 % от минимального.

Необходимо отметить, что не стоит приобретать котел с большим запасом, так как постоянно малая загрузка может привести к его выходу из строя. В основном это относится к зарубежным моделям, оснащенным автоматикой.

Если высота потолков в доме более 2,7 метров, необходимы дополнительные расчеты. Делается это довольно просто: вычислите коэффициент разницы между минимальным потолком и реальным, и умножьте его на мощность, исходя из площади помещения.

Например, если потолок 3,0 м, а площадь помещения 100 м²: 3 м / 2,7 м * 10 кВт = 11 кВт.

Также необходимо учитывать климатические особенности.

Коэффициенты климатических зон:

• 1,5—2 для северных районов;
• 1,0—1,2 для средней полосы;
• 0,7—0,9 для южных районов.

При наличии второго контура, добавляется 20—25 %, а также необходимо добавить запас на пиковые холодные температуры — 10 %.

Цены на котел Wiessmann Vitoligno 100-S

Wiessmann Vitoligno 100-S

Таким образом, мощность в 11 кВт должна быть увеличена сначала на 25 %, а затем еще на 10 %: (11 кВт * 25 %) * 10 % = 15 кВт.

Для точного расчета необходимо взять величину возможных теплопотерь здания, а также коэффициент запаса. Произведение этих двух показателей и будет являться расчетной мощностью котла. Определить реальные теплопотери можно пир помощи тепловизора: для этого желательно обратиться в профильную организацию.

Из важных факторов, способных повлиять на теплопотери можно выделить наличие окон и их общую площадь, этажность, а также толщину и материал кладки.

На сайтах продавцов встречается калькулятор расчета мощности, которым можно воспользоваться для подтверждения расчетов.

Разновидности топлива

Котлы длительного горения отличаются от обычных тем, что могут работать на одной дровяной загрузке больше суток.

В зависимости от используемого типа топлива, котлы подразделяются на несколько категорий.

Работающие на дровах и угле

Дровяные типы маркируются буквой S, имеют КПД на уровне 70-80%. Раз в 3 дня камеру дровяных котлов нужно очищать от накопившейся золы. В топку можно загружать любую древесину хвойных или лиственных пород. Чем больше плотность и калорийность сырья, тем дольше оно будет гореть. Влажность дров не должна превышать 20%, иначе огонь не сможет поддерживаться.

Угольные – маркируются буквой U, уровень КПД достигает 90%. Такой высокий показатель достигается за счет того, что камера сгорания укомплектована жаростойкими элементами, позволяющими избежать утечки тепла. К использованию пригоден уголь любых классов и фракций за исключением случаев, когда котел автоматизирован. Тогда нужно придерживаться рекомендаций производителя.

Пиролизные и пеллетные

Пиролизные агрегаты имеют особое строение, которое позволяет добиваться наилучшего сгорания топлива при высоких температурах. Работают на тщательно высушенной древесине. Агрегаты на пеллетах рассчитаны на сжигание топливных гранул. Преимуществом пеллетов является низкая зольность при высокой калорийности.

Наконец, существуют универсальные модели — для их топки подходят все виды сырья. Загрузка камеры сгорания может осуществляться в ручном либо автоматическом режиме.

Плюсы и минусы двухконтурных твердотопливных котлов

Любой двухконтурный твердотопливный котёл нельзя назвать идеальным. Однако популярность обуславливается следующими достоинствами:

1. Долговечность. Срок службы составляет 15-20 лет, что превосходит работу электрических или газовых агрегатов на порядок.
2. Надёжность. Сюда входит доступность топлива, автономный процесс, автоматический контроль над уровнем расхода топлива и применение аварийного узла.
3. Простота эксплуатации. Не нужно специальных знаний, чтобы загружать котёл и чистить камеры от продуктов распада топлива. Также контрольный узел помогает оптимизировать расход топлива, следовательно, экономия существенна.

Без недостатков твердотопливные котлы отопления двухконтурные не обходятся. Для решения о приобретении следует рассмотреть и их:

• Зависимость котла от энергоресурса. Автоматика работает от сети. В случае отключения электроэнергии, такие котлы могут лишиться принудительной вентиляции.
• Из первого пункта вытекает, что потребуется устройство хорошего газохода, устроенного по всем правилам. Если отнестись к работе халатно, то минимум, что ждёт владельцев – невозможность дышать в собственном доме.
• У котла есть слабая сторона – теплообменник для генерирования горячей воды на бытовые нужды. Он небольшой и скопление накипи приводит к быстрому выводу его из строя.
• Место для установки котла и хранения топлива должно устраиваться по правилам. К тому же габаритный агрегат занимает драгоценные квадратные метры площади.
• Требуются физические усилия по обслуживанию котла – заправка топливом хотя бы два раза в сутки, чистка, регулярная профилактика. Всего этого лишены электрические котлы и газовые мини-котельные.

На что обратить внимание, приобретая котлы отопительные твердотопливные двухконтурные – подробности ниже