Вкрай складно уявити комфортний будинок, позбавлений системи опалення, адже саме від її наявності та функціональності залежить наявність тепла в приміщенні. До складу такої системи обов'язково входить опалювальний котел, головним завданням якого є нагрівання теплоносія до заданої температури. Існує безліч різновидів обладнання, основна відмінність яких полягає в типі палива, яке використовує і принцип дії пристрою. За статистикою найпоширенішими є котли опалення на твердому паливі, які вважаються одними з перших опалювальних приладів.
Як працює такий агрегат?
Твердопаливні пристрої використовують різні види твердого палива. Це дрова, вугілля, горючі сланці, торф тощо. Цикл роботи котла можна умовно поділити на три фази. Розглянемо кожну їх докладніше.
Етап #1 - розпалювання котла
Починається цикл із розпалу, який характеризується різким підвищенням температури в середньому з 40°С до 600°С за 5-10 хв. Починають зростати температурні значення топкового теплообмінника, які залежать від параметрів системи і можуть коливатися в межах від 40°З до 70°С. При мінімумі можливий тепловий удар по системі опалення в цілому та власне теплообміннику. Останній, особливо виконаний із чавуну, не зможе довго витримувати таких умов та лопається. Якщо швидкість циркуляції теплоносія невелика, а прогрів проходить швидко, може статися закипання рідини, що призведе до теплового та гідравлічного удару по опалювальній системі. Найбільш уразливі до нього – пластикові труби. На цьому етапі труби починають прогріватися, проте повітря в приміщенні ще холодне.
Як паливо для котлів твердопаливного типу можуть використовуватися вугілля, дрова, пелети, торф і т.д.
Етап #2 - прогрів теплоносія
Температура в топці продовжує підвищуватися і досягає значень 1300 С для вугільних котлів і порядку 100 С для дров'яних. Теплоносій продовжує прогріватися. На цьому етапі важливим є контроль, інакше він може розігрітися до максимальної температури котла, яка залишає 95°С, а це вже небезпечно.
Регулювання здійснюється за допомогою засувки, що контролює подачу повітря. Оптимальна температура повинна підтримуватись аж до повного згоряння палива. На цій фазі труби у приміщенні стають гарячими, прогрівається повітря.
Етап #3 - прогорання палива
Наприкінці циклу роботи котла паливо повністю прогорає, і утворюються тліючі вугілля. Температура знижується до 600 ° С-400 ° С, які вважаються найбільш зручними для системи. Теплоносій повільно остигає, повітря в приміщенні так само починає потроху остигати. Після того, як утворилося вугілля, що тліє, процес охолодження повітря і теплоносія відразу ж прискорюється.
Розглянувши всі фази роботи котла на жорсткому паливі, можна чітко побачити його головну особливість - температурну циклічність. Вона обумовлена необхідністю іноді закладати нову порцію палива, щоб мінімізувати коливання температури теплоносія. Більшою мірою ця проблема вирішена у автоматичних котлів, де є автоматизована подача палива і наддув вентилятора пальника. Інші потребують постійного контролю з боку людини та своєчасного поповнення запасу палива.
Як влаштований твердопаливний казан?
Треба розуміти, що твердопаливний котел це зібрана в сталевому корпусі модульна конструкція, до складу якої входять такі вузли:
- Топкова камера, оснащена дверцятами. Тут відбувається процес згоряння палива.
- Колосникові грати. На неї укладається та рівномірно розподіляється паливо. Після його прогоряння зола, що утворюється, через спеціальні отвори висипається в зольник.
- Прочистний люк. Призначений для чищення котла.
- Теплообмінник. Є конструкцією, що передає енергію від розігрітого теплоносія до холодного. Найчастіше це бочка, якою прокладені димогарні труби. Гази, що проходять через них, розігрівають теплоносій, що циркулює в теплообміннику.
- Терморегулятордля котла, що дозволяє регулювати швидкість згоряння палива.
Крім перерахованих вище обов'язкових елементів пристрою, вони так само можуть оснащуватися обладнанням, що істотно полегшує їх експлуатацію. Наприклад, таких як регулятор тяги, газові пальники, термостатичний клапан. Докладніше про кожного з них – читайте далі.
Схематично пристрої котла, що працює на твердому паливі, представлено на малюнку
Регулятор тягинезамінний при регулюванні температури всередині трубопроводу, що подає, і контролю за доступом повітря в топкову камеру. Пристрій при нагріванні розширюється і може впливати на заслінку, відкриваючи або навпаки прикриваючи її при охолодженні обладнання. Котли, оснащені таким регулятором, можуть працювати автоматично. Пристрій встановлюється на передній стінці обладнання. При запуску котла воно регулюється таким чином, щоб температури не опускалися нижче 65°С і не піднімалися вище 90°С.
Газова лампапрацює на природному або зрідженому газі і дозволяє отримати безліч переваг:
- Розпал займає лише кілька секунд.
- Безпека у використанні.
- Проста конструкція, що забезпечує надійність обладнання.
- Можливість комбінації з казанами різних типів.
- Експлуатація у закритих приміщеннях.
Термостатичний клапанпризначений для екстреного відведення тепла від котла під час перегріву. Для охолодження апарата гарячий теплоносій із системи спускається, а чи не його місце закачується холодна вода. Контур охолодження для сталевого обладнання встановлюється всередині пристрою, а для чавунного – на подачі.
Використання газового пальника дозволяє отримати практично миттєве розпалювання та безпеку у використанні приладу. Такий пальник можна встановлювати в котлах будь-якого типу
Види пристроїв за принципом спалювання палива
Існує кілька різновидів опалювальних казанів, що працюють на твердому паливі. Розглянемо їх докладніше.
Варіант #1 – котли класичного горіння
Обладнання має топку великого розміру, в якій відбувається спалювання палива. У конструкції, як правило, є датчик-контролер температури теплоносія, з функцією механічного регулювання повітряної заслінки. Такі котли відрізняються граничною простотою конструкції, що робить їхню вартість відносно невеликою, а експлуатацію дуже легкою. Крім того, вони дуже невибагливі до типу та якості палива і можуть опалюватися як вугіллям, так і дровами, брикетами тощо. Проте класичні апарати мають і недоліки:
- Невеликий час горіння. Як показує практика, однієї закладки палива може вистачити максимум на вісім годин роботи.
- Складність автоматизації опалювальних режимів.
- Нижчий, ніж інші різновиди твердопаливних котлів, ККД, що призводить до великої витрати палива.
- Неоптимальний процес горіння призводить до підвищеної зольності.
З усіх перерахованих недоліків нівелювання піддається проблема частого завантаження палива. Вона частково вирішується шляхом установки бака-теплоакумулятора, який накопичує тепло і згладжує температурні перепади теплоносія. Бак є ємністю з металу з гарною теплоізоляцією. Його обсяг розраховується залежно від ємності опалювальної системи та потужності обладнання. Втім, його наявність – це додаткові витрати та ризик поломки системи.
Традиційні котли класичного горіння дуже невибагливі до палива. Однак через конструктивні особливості їх ККД нижче, ніж у інших пристроїв, тому вони відрізняються підвищеною зольністю і високою витратою палива
Варіант #2 – апарати тривалого горіння
Ці котли позбавлені описаних вище недоліків. Існує два види таких пристроїв - піролізні та прилади "тліючого" типу. Піролізний твердопаливний котел тривалого горіння відрізняється від класичного наявністю двох камер згоряння. Паливо починає горіти за умов дефіциту кисню. Під впливом високих температур воно починає виділяти деревний газ, так називають суміш із чадного газу, пропану, метану та водню. Цей процес називається піроліз. Після закінчення цього процесу паливо потрапляє у другу камеру, де спалюється з надлишком кисню. В результаті ККД системи збільшується до 90%.
Паливо згоряє практично без залишку, золу доводиться прибирати раз на кілька днів. Одне завантаження вистачає в середньому на 12 годин. Середня витрата палива невелика. Також до переваг піролізних приладів можна віднести:
- Можливість підтримання заданої температури теплоносія.
- Робота різному вигляді твердого палива: вугілля, брикети, дрова.
- Широкі можливості для автоматизації систем контролю режимів горіння.
До недоліків системи можна віднести більш високу вартість обладнання, енергозалежність та вимогливість до рівня вологості палива.
Піролізні казани відрізняються наявністю двох камер згоряння. У першій відбувається піроліз, тобто виділення деревного газу, а у другій - власне згоряння матеріалу
Пристрої типу, що тліє, відрізняються наявністю вбудованої по всьому периметру водяної сорочки. Процес горіння йде на кшталт свічки – зверху вниз. Процес повільного тління верхньої частини палива і великий об'єм камери горіння, а в деяких випадках він досягає 100 л, що дозволяє розтягнути процес спалювання на тривалий час.
Влаштування котлів тліючого типу таке, що паливо, підпалене зверху, може горіти без додавання нової порції досить довго, іноді до кількох діб.
Існують моделі, які можуть протриматися на одній вугільній закладці п'ять діб. До цієї безперечної переваги апарату можна додати трохи меншу, ніж у піролізних котлів вартість. Однак ці пристрої дуже вимогливі до палива. Це має бути або вугілля вищої якості, або дерево вологістю трохи більше 20%. Потрібно звертати увагу і на вміст смол у паливі, якщо воно високо, неминучі часті чищення системи та автоматика швидше виходить з ладу.
Яким маркам віддати перевагу?
Найбільш відомими виробниками твердопаливних котлів класичного типу горіння можна вважати:
- SAS.Компанія має більш ніж 30-річний досвід у випуску опалювального обладнання. Виробляє понад дев'ять моделей котлів різного призначення.
- Aton.Виробник випускає три серії пристроїв ТТК V, ТТК та TRADYCJA. Перші дві модифікації повністю енергонезалежні, остання оснащена автоматичним керуванням та наддувом.
- Гальмет.Велика кількість варіацій різної потужності, призначених для роботи на вугіллі, дровах, брикетах, а також комбіновані моделі.
- SIME.Компанія пропонує два типи пристроїв. Асортимент марки Solida включає шість котлів із варіацією потужностей від 16 до 40 кВт. Модельний ряд Solida Evolution представлений п'ятьма приладами з діапазоном потужностей 23-67 кВт.
Середня вартість таких пристроїв залежить від потужності та починається від 20 тисяч рублів.
До найбільш відомих виробників піролізних котлів можна віднести:
- ATMOS.Виробляються моделі для роботи на вугіллі, дровах або вугіллі, пелетах, комбіновані, з можливістю встановлення газового пальника.
- VERNER.Компанія випускає обладнання марки VERNER V, класичні піролізні пристрої призначені для роботи на біомасі. За потужністю розрізняються дві моделі VERNER V45 і VERNER V25.
Ціна приладів починається від 40 тис. рублів.
Найбільш популярні виробники апаратів «тліючого» типу:
- Stopuva.Випускаються моделі потужністю від 10 до 40 кВт, що працюють на дровах або вугіллі та дровах.
- Candle.Випускаються різні за потужністю варіації, що використовують як паливо дрова, тріску, торф, брикети.
Ціна обладнання починається від 40 тисяч карбованців.
Твердопаливні котли – надійні та практичні пристрої. Вони дають можливість використовувати практично будь-які види палива, що дуже зручно. Головний недолік пристроїв класичного горіння – перепади температур теплоносія. Однак у модифікацій тривалого горіння він відсутній. Це обладнання може бути повністю автоматизовано, що дозволяє користуватися приладом з максимальною зручністю.
