Твердотопливные котлы – современный вариант традиционного отопления

Несмотря на широкое распространение газовых котлов и массовую газификацию районов, где строятся коттеджные поселки, твердотопливные котлы не сдают своих позиций, четко удерживая занятую когда-то нишу «обязательных» элементов в независимой системе отопления.

Отопление начиналось именно с твердотопливных теплогенераторов. Это потом к ним добавились сначала газовые водонагреватели (газовые колонки), а затем уже и газовые котлы, но отказываться от возможности отапливать дом «альтернативными видами топлива» владельцы чугунных и стальных пожирателей дров не собираются. Да и государство наше никак не поощряет полный переход на голубое топливо.

Твердотопливные котлы используют как самостоятельно, так и в комбинации с другими теплогенераторами, например, газовыми отопительными котлами. В качестве резервного (аварийного) источника тепла твердотопливный котел может быть встроен в систему отопления на случай пропадания газа. Широкий выбор топлива не требует поддержания большого топливного запаса для резервного котла. Основное топливо – дерево с влажностью не более 25%, альтернативное топливо – бурый уголь, каменный уголь.

Твердотопливный котел в отличие от газовых и жидкотопливных, может использоваться в условиях сильного запыления воздуха (например, при продолжающемся строительстве или ремонте дома).

ТРАДИЦИОННЫЕ КОТЛЫ

Несмотря на то. что эти котлы являются близкими родственниками тех что обогревали жилища наших бабушек, в техническом смысле они шагнули далеко вперед. Принцип их работы прост: сгорает твердое топливо – нагревается вода (теплоноситель) – теплоноситель посредством приборов отопления (радиаторов, конвекторов) отдает тепло помещениям, при этом они по-прежнему не зависят от электричества и в то же время способны автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя на выходе из котла. Автоматическое поддержание температуры осуществляется следующим образом. На котле установлен датчик, отслеживающий температуру теплоносителя. Этот датчик механически соединен с заслонкой. В случае, если температура теплоносителя становится выше заданной, то заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется. Когда температура понижается, то заслонка приоткрывается. Данное устройство не требует подключения к электрической сети.

ПИРОЛИЗНЫЕ КОТЛЫ

Рассказывая о твердотопливных котлах, нельзя не упомянуть об устройствах с пиролизным сжиганием древесины. Главные достоинства этих котлов – значительно более высокий КПД (до 85%) и простота регулирования мощности.

В основу работы газогенераторного котла положен принцип пиролизного сжигания, или сухой перегонки топлива. Суть заключается вот в чем. Под действием высокой температуры и в условиях недостатка кислорода сухая древесина разлагается на летучую часть, так называемый пиролизный газ и твердый остаток – древесный уголь (кокс). Смешение кислорода воздуха с выделившимся пиролизным газом при высокой температуре вызывает процесс горения последнего, который используется в дальнейшем для получения тепловой энергии.

Во время такого сжигания не образуется сажа и появляется минимальное количество золы. В котлах с пиролизным сжиганием древесный газ, возникающий благодаря высокой температуре в бункере топлива, проходит через специальную форсунку и горит очень чистым пламенем желтого или даже почти белого цвета. СО2 такой котел выбрасывает в атмосферу до 3-х раз меньше, чем обычный дровяной и тем более котел, работающий на угле. Следовательно, пиролизные котлы более экологичны.

К недостаткам пиролизных котлов можно отнести необходимость электропитания и более высокую, по сравнению с традиционными твердотопливными котлами, цену. Пиролизные котлы рекомендуется топить как можно более сухой древесиной, тогда обеспечивается работа котла на максимальной мощности и длительный срок его службы.

В случае эксплуатации традиционного твердотопливного котла загрузка топлива происходит раз в три-четыре часа, в случае использования пиролизного котла время между загрузками увеличивается в 2 раза и более.

Однако пиролизные котлы вовсе не являются лидерами в вопросах периодичности загрузки топлива. Куда более в выгодном положении находятся котлы, работающие на пеллетах с автоматической подачей топлива; пеллеты из емкости (бункера) с помощью шнека подаются в специальную пеллетную горелку. Вам остается лишь время от времени заполнять бункер пеллетами. Он достаточно объемный, поэтому делать это придется даже не каждый день.

ЗАЩИТНАЯ АВТОМАТИКА

При эксплуатации твердотопливного котла нередко возникают ситуации, когда температура теплоносителя уже поднялась до предела, а топливо еще продолжает гореть и выделять тепло. Как не допустить перегрева?

Вся беда и одновременно преимущество твердотопливных котлов, да и систем отопления, основанных на «твердотопливнике», заключается в инерционности последних. Это делает невозможным сиюминутную регулировку интенсивности нагревания. Здесь не уменьшишь пламя горелки, за неимением таковой. Сама топка, даже если из нее вдруг «изъять» горящие дрова или уголь, будет продолжать подогревать воду за счет присутствия большой массы нагретого металла, чугуна. Это очень хорошо, когда речь идет о длительности работы котла на одной загрузке топлива, в таких случаях инерционность системы работает на вас. А вот когда система уже нагрета до критической температуры, инерционность приводит к нагреву теплоносителя на выходе из теплообменника до 100-110°С. Если отопительная система собрана из пластиковых или металлопластиковых труб, она разгерметизируется, так как эти материалы на такую температуру не рассчитаны, и вы сможете лицезреть все «вытекающие последствия» этой разгерметизации.

Распространенная и наиболее часто применяемая группа безопасности, включающая в себя расширительный бак, спускной клапан и «развоздушник», оказывается в таких ситуациях бессильной и даже излишней. Она предназначена для защиты системы от избыточного давления, создаваемого в трубопроводе. Как работает группа безопасности: при повышении температуры воды (теплоносителя) в системе увеличивается давление. Поначалу увеличение давления снижается за счет расширительного бака. После того как его ресурс исчерпывается, в работу включается спускной клапан, попросту выбрасывая «лишнюю» воду из системы и снижая таким образом давление. Но когда котел закипает, уменьшение количества теплоносителя усугубляет ситуацию: в котел попадает еще меньше охлажденной воды, кипение становится еще интенсивнее. Перегретый теплоноситель поднимается по стояку и «находит» слабое место, где и происходит прорыв, а это нехорошо. Сегодня на помощь приходят более совершенные методы: установка термостатического регулятора тяги, аккумулирующей емкости, использование специального охлаждающего теплообменника и клапана переключения.

ЛЕЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ

Твердотопливные котлы хороши тем, что в большинстве своем не требуют наличия электроэнергии, «всеядны» и неприхотливы. Любая попытка сделать обслуживание такого котла более комфортным приводит к потере этого преимущества, и котел впадает в «зависимость» от наличия тока в электросети, давления в трубопроводе и т.п.

Простейшим устройством, снижающим степень зависимости, является термостатический регулятор тяги. Ему не нужно электричество, чтобы управлять горением топлива в твердотопливном котле, принцип его работы заключается в следующем: повысилась температура, термостат при помощи кронштейна и цепочки прикрывает заслонку поддувала и горение замедляется, температура понизилась – заслонка приоткрывается. Абсолютно все производители отопительных котлов устанавливают такое устройство на своей продукции, поскольку оно способно действительно защитить котел от перегрева, не отягощая «финансово» конечную стоимость котла. Регулятор не нуждается в сервисе и обслуживании, а в случае необходимости легко заменяется.

Недостатком такой системы является снижение КПД котла чуть ли не вполовину. Максимальный КПД можно получить только в режиме интенсивного горения сухих дров, а прикрытая заслонка поддувала прерывает горение, и дрова переходят в режим тления, при котором тепло вырабатывается очень слабо.

НАДО ПРЕДОХРАНЯТЬСЯ

Защитить котел от пагубного влияния закипающей жидкости можно при помощи предохранительных теплообменников. Эти устройства могут быть как встроенными, так и внешними.

Встроенный предохранительный теплообменник располагают в котле в зоне максимальной температуры. Он имеет трубки входа и выхода, к входной трубке подключается высокотемпературный предохранительный клапан, а к клапану контур холодной воды (направление потока обычно показано на клапане стрелкой), выходная трубка направляется в дренаж (слив в канализацию).

Принцип работы: теплочувствительный элемент в резервуаре в задней части котла считывает температуру воды в котле. В случае, если происходит ее повышение до 95°С. вентиль начнет автоматически открываться и пропускать во встроенный предохранительный теплообменник воду, которая нагревается и таким образом, предохраняет от перегрева котел. После охлаждения воды в котле вентиль автоматически закрываться до полной остановки подачи холодной воды в предохранительный теплообменник. Эти действия могут повторяться несколько раз. все зависит от количества топлива в загрузочной шахте или от срока продолжительности сниженного потребления тепла отопительным комплектом. Нередко данное устройство используется для подогрева воды. Тогда во избежание закипания котла достаточно просто открыть кран с горячей водой.

Охлаждающий теплообменник находится в самом котле или располагается на его выходе. Внешние предохранительные теплообменники могут монтироваться на любой твердотопливный котел. Данное устройство состоит из стального корпуса, внутри которого находится медный теплообменник с термостатическим клапаном, установленным между трубопроводом холодной воды и модулем.

Данный тип защиты системы требует достаточного запаса холодной воды. Так как при отсутствии воды в водопроводе котел перегреется, и пластиковые трубы потекут. Чтобы этого не случилось, некоторые хозяева устанавливают на чердаке емкость охладительного контура, которая будет подпитывать охлаждающий теплообменник в случае отсутствия воды в водопроводе.

Некоторые модели требуют, чтобы в водопроводе было постоянное давление выше 2 бар.

ОХЛАДИТЬ ПЫЛ

Можно использовать также охлаждающий двухходовой термостатический вентиль, которому не надо электричество. Его еще называют переключающий клапан. В случае перегрева котла он обеспечит безопасное охлаждение: при достижении температуры 95-100°С вентиль откроет впуск холодной воды из водопровода, в результате чего котел будет охлажден и перегрева не произойдет. Нагретая вода охлаждения сливается в канализацию. Для исправного действия конструкции, вентиль надо установить в такое место, где в случае перегрева котла температура будет самой высокой, как правило, это бывает верхняя часть котла или выходной трубопровод в непосредственной близости от котла.

В подобных устройствах вентили оснащены термостатическим элементом, встроенным прямо в тело вентиля, благодаря чему реакция на изменение температуры нагревательной воды практически немедленная.

Данный метод защиты системы нельзя использовать, если водопроводная вода слишком жесткая, а давление холодной воды выше номинального для системы отопления.

ОТ РАСТОЧИТЕЛЬНОСТИ К НАКОПИТЕЛЬСТВУ

Все способы защиты системы имеют определенные недостатки и, кроме того, не дают 100% гарантии. Но все же есть устройство, способное такую гарантию обеспечить. Это теплоаккумулятор или буферная теплоизолированная емкость, которая встраивается между котлом и отопительным контуром. Работает она по принципу обыкновенного термоса, исключая теплопотери, возникающие в результате «гашения» теплоносителя холодной водой, либо его сброс.

К примеру, приобрели вы твердотопливный котел. В его инструкции написан КПД 80%. Но, чтобы достичь такого КПД нужно чтобы топливо (дрова, уголь) сгорали в оптимальном режиме, то есть быстро и с наибольшим «пылом». Слабенький котел за одну загрузку не успеет прогреть систему, а дрова уже прогорят, и придется снова идти в топочную, подкидывать следующую партию. Котел с избыточной мощностью не только успеет прогреть систему, но и закипеть, придется снижать КПД, опуская заслонку поддувала. Но длительное горение котла с минимальной температурой отводящих газов может привести к образованию конденсата в трубе и ее засорениях, что в свою очередь приводит к попаданию в котел воды и кислот, способных погубить его.

Наиболее рационально использовать цикличный режим работы котла, а именно – пару полных закладок топлива в режиме максимального получения КПД с поглощением выделяемой энергии буферной емкостью, с последующим двух-, а то и трехсуточным простоем котла. При этом, чем больше буферная емкость, тем больше времени не топится котел. В дни простоя котла дом обогревается от буферной емкости. Максимальный ее объем ограничивается мощностью котла.

Необходимость покупки буферной емкости часто пугает потенциальных покупателей твердотопливных котлов, так как ее стоимость сопоставима со стоимостью последних. Но ведь за эти деньги приобретается комфорт, безопасность, возможность более гибко использовать систему отопления. Тогда эта покупка выглядит совершенно иначе.