Вкрай складно уявити собі комфортний будинок, позбавлений системи опалення, адже саме від її наявності і функціональності залежить наявність тепла в приміщенні. До складу такої системи обов’язково входить опалювальний котел, головним завданням якого є нагрів теплоносія до заданої температури. Існує безліч різновидів устаткування, основна відмінність яких полягає в типі використовуваного палива, яке визначає і принцип дії пристрою. За статистикою найбільш поширені котли опалення на твердому паливі, які вважаються одними з перших опалювальних приладів.
Як працює такий агрегат?
Твердопаливні пристрої для своєї роботи використовують різні види твердого палива. Це дрова, вугілля, горючі сланці, торф і т.п. Цикл роботи котла можна умовно розділити на три фази. Розглянемо кожну з них докладніше.
Етап # 1 – розпал котла
Починається цикл з розпалювання, який характеризується різким підвищенням температури в середньому з 40 ° С до 600 ° С за 5-10 хв. Починають рости температурні значення топкового теплообмінника, які залежать від параметрів системи і можуть коливатися в межах від 40 ° С і до 70 ° С. При мінімумі можливий тепловий удар по системі опалення в цілому і власне по теплообміннику. Останній, особливо виконаний з чавуну, не зможе довго витримувати таких умов і лопається. Якщо швидкість циркуляції теплоносія невелика, а прогрів проходить швидко, може відбутися 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 холодний.
В якості палива 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 та порядку 1000С для дров’яних. Теплоносій продовжує прогріватися. На цьому етапі важливий 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 підтримуватися аж до повного згоряння палива. На цій фазі труби в приміщенні стають гарячими, прогрівається повітря.
Етап # 3 – прогорание палива
В кінці циклу роботи котла паливо повністю прогорає, і утворюються тліюче вугілля. Температура знижується до 600 ° С-400 ° С, які вважаються найбільш комфортними для системи. Теплоносій повільно остигає, повітря в приміщенні так само починає потроху холонути. Після того, як утворилися тліюче вугілля, процес охолодження повітря і теплоносія відразу ж прискорюється.
Розглянувши всі фази роботи котла на твердому паливі, можна чітко побачити його головну особливість – температурну циклічність. Вона обумовлена необхідністю час від часу закладати нову порцію палива, щоб мінімізувати коливання температури теплоносія. Більшою мірою ця проблема вирішена у автоматичних котлів, де присутня автоматизована подача палива і наддув вентилятора пальника. Решта потребують постійного контролю з боку людини і своєчасне поповнення запасу палива.
Як влаштований твердопаливний котел?
Треба розуміти, що твердопаливний котел це зібрана в сталевому корпусі модульна конструкція, до складу якої входять такі вузли:
- Топкова камера, оснащена дверцятами. Тут проходить процес згоряння палива.
- Решітка. На неї укладається і рівномірно розподіляється паливо. Після його прогорання утворюється зола через спеціальні отвори висипається в зольник.
- Прочищувальний люк. Призначений для очищення котла.
- Теплообмінник. Являє собою конструкцію, що передає енергію від розігрітого теплоносія до холодного. Найчастіше це бочка, через яку прокладено димогарниє труби. Гази, що проходять через них, розігрівають теплоносій циркулює в теплообміннику.
- Терморегулятор для котла, що дозволяє регулювати швидкість згоряння палива.
Крім перерахованих вище обов’язкових елементів пристрою, вони так само можуть оснащуватися обладнанням, істотно полегшує їх експлуатацію. Наприклад таких як регулятор тяги, газові пальники, термостатичний клапан. Докладніше про кожну з них – читайте далі.
Схематично пристрої котла, що працює на твердому паливі, представлено на малюнку
Регулятор тяги незамінний при регулюванні температури усередині 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 в автоматичному режимі. Пристрій встановлюється на передній стінці обладнання. При запуску котла воно регулюється таким чином, щоб значення температури не опускалися нижче 65 ° С і не піднімалися вище 90 ° С.
Газовий пальник працює на природному або зрідженому газі і дозволяє отримати безліч переваг:
- Розпал займає всього кілька секунд.
- Безпека у використанні.
- Проста конструкція, що забезпечує надійність обладнання.
- Можливість комбінації з котлами різних типів.
- Експлуатація в закритих приміщеннях.
Термостатичний клапан призначений для екстреного відводу тепла від котла при перегріванні. Для охолодження апарату гарячий теплоносій із системи спускається, а 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 миттєвий розпал та безпека у використанні приладу. Таку пальник можна встановлювати в котлах будь-якого типу
Види пристроїв за принципом спалювання палива
Існує кілька різновидів опалювальних котлів, що працюють на твердому паливі. Розглянемо їх детальніше.
Варіант # 1 – котли класичного горіння
Устаткування має топку великого розміру, в якій природним чином відбувається спалювання палива. У конструкції, як правило, присутня датчик-контролер температури теплоносія, з функцією механічного регулювання повітряної заслінки. Такі котли відрізняються граничною простотою конструкції, що робить їх вартість відносно невеликий, а експлуатацію дуже легкою. Крім того вони досить невибагливі до типу і якості палива і можуть опалюватися як вугіллям, так і дровами, брикетами і т.д. Однак у класичних апаратів є й недоліки:
- Невеликий час горіння. Як показує практика, однієї закладки палива може вистачити максимум на вісім годин роботи.
- Складність автоматизації опалювальних режимів.
- Більш низький, ніж інших різновидів твердопаливних котлів, ККД, що призводить до великої витрати палива.
- Неоптимальний процес горіння призводить до підвищеної зольності.
З усіх перерахованих недоліків нівелюванню піддається проблема частої завантаження палива. Вона частково вирішується шляхом установки бака-теплоаккумулятора, який накопичує тепло і тим самим згладжує температурні перепади теплоносія. Бак являє собою ємність з металу з доброю теплоізоляцією. Його обсяг розраховується залежно від ємності опалювальної системи і потужності устаткування. Втім, його наявність – це додаткові витрати і ризик поломки системи.
Традиційні котли класичного горіння дуже невибагливі до палива. Однак в силу конструктивних особливостей 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 і прилади «тліючого» типу. Піролізний твердопаливний котел тривалого горіння відрізняється від класичного наявністю двох камер згоряння. Паливо починає горіти в умовах дефіциту кисню. Під впливом високих температур воно починає виділяти деревний газ, так називають суміш з чадного газу, пропану, метану і водню. Цей процес називається піроліз. Після закінчення цього процесу паливо потрапляє в 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. Одного завантаження вистачає в середньому на 12 годин. Середня витрата палива невеликий. Так само до достоїнств піролізних приладів можна віднести:
- Можливість підтримки заданої температури теплоносія.
- Робота на різному вигляді твердого палива: вугілля, брикети, дрова.
- Широкі можливості автоматизації систем контролю режимів горіння.
До недоліків системи можна віднести більш високу вартість обладнання, енергозалежність і вимогливість до рівня вологості палива.
Піролізні котли відрізняються наявністю двох камер згоряння. У першій відбувається піроліз, тобто виділення деревного газу, а в другій – власне згоряння матеріалу
Пристрої «тліючого» типу відрізняються наявністю вбудованої по всьому периметру водяної сорочки. Процес горіння йде по типу свічки – зверху вниз. Процес повільного тління верхній частині палива і великий обсяг камери горіння, а в деяких випадках він досягає 100 л, дозволяє розтягнути процес спалювання на тривалий час.
Пристрій котлів тліючого типу таке, що паливо, підпалені зверху, може горіти без додавання нової порції досить довго, іноді до декількох діб
Існують моделі, які можуть «протриматися» на одній вугільної закладці п’ять діб. До цього безперечного гідності апарату можна додати трохи меншу, ніж у піролізних котлів вартість. Однак ці пристрої дуже вимогливі до палива. Це повинен бути або вугілля вищої якості, або дерево вологістю не більше 20%. Потрібно звертати увагу і на зміст смол в паливі, якщо воно високо, неминучі часті чистки системи і 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 більше дев’яти моделей котлів різного призначення.
- Aton. Виробник випускає три серії пристроїв ТТК V, ТТК і TRADYCJA. Перші дві модифікації повністю енергонезалежний, остання оснащена автоматичним управлінням і наддувом.
- Galmet. Велика кількість варіацій різної потужності, призначених для роботи на вугіллі, дровах, брикетах, а так само комбіновані моделі.
- SIME. Компанія пропонує два типи пристроїв. Асортимент марки Solida включає шість котлів з 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 і починається від 20 тисяч рублів.
До числа найбільш відомих виробників піролізних котлів можна віднести:
- ATMOS. Виробляються моделі для роботи на вугіллі, дровах або вугіллі, пеллетах, комбіновані, з можливістю установки газового пальника.
- VERNER. Компанія випускає обладнання марки VERNER V, класичні піролізні пристрої, призначені для роботи на біомасі. За потужністю розрізняються дві модифікації VERNER V45 і VERNER V25.
Вартість 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 по потужності варіації, що використовують як паливо дрова, щепу, торф, брикети.
Ціна обладнання починається від 40 тисяч рублів.
Твердопаливні котли – надійні і практичні пристрою. 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 дає можливість користуватися приладом з максимальною зручністю.