Интенсивное загородное жилищное строительство, которое в последние годы набирает обороты, выдвигает все новые и новые требования к видам отопительной техники. Организация автономного отопления, полностью независимого от централизованных источников, ставит владельцев перед выбором. В качестве альтернативы газовому водяному отоплению сегодня все чаще используются котлы на твердом топливе. Современные модели подобной отопительной техники обладают высокими технологическими характеристиками и экономичны. Единственный нюанс, который заставляет задуматься потребителей перед выбором модели нагревательного прибора – необходимость частой загрузки отопительного оборудования топливным материалом.
Практичность отопительного оборудования в процессе эксплуатации играет для нас, если не основную, то однозначно ведущую роль. Газовый котел, электрические нагревательные приборы представляют собой практически полностью автономные отопительные аппараты, тогда как твердотопливные котлы требует постоянного присутствия человека. Реальным выходом из сложившейся ситуации станет установка в собственном доме твердотопливного котла с функцией верхнего горения. Познакомимся ближе, что собой представляет данный тип нагревательного устройства, каковы конструктивные особенности агрегата.
Устройство твердотопливных котлов верхнего горения
Котлоагрегат с верхним горением относится к классу твердотопливных отопительных устройств, слоевого типа сжигания топлива. Конструкция топки обеспечивает длительное горение твердого топлива, в связи, с чем не требуется ежедневное обслуживание котла верхнего горения.
Особенности строения — внутренний объем вертикального корпуса используется как топка. Она выполнена таким образом, что процесс сгорания твердого топлива протекает сверху вниз.
Это становится возможным благодаря тому, что подача воздуха с небольшим дефицитом, происходит непосредственно в зону горения. Из-за недостатка воздуха протекает процесс тления твердого топлива, при этом из него выделяются горючие газы.
Они догорают в верхней части топочной камеры, выделяя максимальное количество тепла. Такая организация топочного процесса увеличивает теплоотдачу и уменьшает удельный расход топлива из-за снижения потерь тепла с химическим и механическим недожогом. Топочная камера разделяется на 2 части воздушным распределителем, имеющего форму трубы.
На одной ее стороне закреплена площадка с лопастями, для турбулентной подачи воздуха, а на другом конце поступает воздух. Котлы верхнего горения обладают цикличностью загрузки топлива. Пока не выгорит первая топливная закладка, новую порцию угля или дров засыпать нельзя.
Порядовка печи
Прежде чем приступать к самостоятельной кладке печи, выполните несколько простых подготовительных мероприятий.
В первую очередь вымочите кирпич. Для этого кирпичи нужно окунуть в чистую воду и оставить их там примерно на сутки. Вода заполнит поры в структуре кирпича. Благодаря этому в дальнейшем строительный материал не будет впитывать воду из глиняного раствора.
Приготовьте глиняный раствор. Он будет состоять из молотой глины, некоторого количества песка и чистой воды. Конкретное соотношение компонентов подбирается в соответствии с особенностями глины.
Важно, чтобы готовый раствор имел нормальную пластичность и однородную структуру. В среднем на укладку сотни кирпичей уходит порядка 20 литров раствора
1 ряд. Ранее отмечалось, что этот ряд должен выкладываться исключительно по строительному уровню с дополнительной проверкой при помощи угольника. Выложите этот ряд сплошной кладкой. Внутри допускается использование половинок кирпичей.
2 ряд. Выложите по такой же схеме, как и 1-й ряд. Будьте внимательны и делайте все в строгом соответствии с технологией, т.к. первые два ряда выполняют функции основания печи, которое должно быть максимально надежным.
3-4 ряды. Продолжайте кладку, постепенно формируя зольную камеру. На этом же этапе кладки выполняется установка дверцы упомянутой камеры. Дополнительно монтируется 3 дверцы для прочистных люков и дверца для поддувала. С обратной стороны шведки выложите дымообороты. Они размещаются в вертикальном положении и сообщаются с топочной камерой посредством отверстия, обустраиваемого в процессе выкладки печи.
5 ряд. Установите готовую духовку и разместите в ней подходящую по размерам решетку колосника. Сформируйте перекрытие для очистных люков и дверцы поддувала.
6-10 ряд. Выложите стенки камеры топки и духовки. Между топочным отсеком и духовкой выкладывается перегородка из огнестойкого кирпича. Кирпич надо выкладывать на ребро. Перегородка должна быть на ряд ниже, чем непосредственно камеры. После того как будет готов десятый ряд, уложите с лицевой части конструкции стандартный уголок из стали и дополнительно плиту из чугуна. Для закрепления уголка используйте стальную проволоку и 2-сантиметровый слой глиняного раствора.
11 ряд. Завершите до конца перекрытие канала, посредством которого разделяется плита из чугуна и правая стенка печи.
12-16 ряд. Выложите отделение для варки и 3 вертикальных газохода. Дымоходные отверстия выкладывайте из огнепрочного кирпича.
17-18 ряд. Сформируйте перекрытие над отделением для варки. Для формирования перекрытия используйте уложенную на предыдущих этапах листовую сталь и уголок из такого же материала.
19-20 ряд. Закрепите на лицевой части конструкции дверцы 2 люков для чистки газоотводящих каналов.
21-28 ряд. Выложите дымоходные каналы. Не забывайте о перевязке швов. В процессе выкладки 27 ряда установите удобную задвижку. Над установленной дымовой задвижкой оставьте технологическое отверстие, через которое газоходы будут сопрягаться с воздуховодами.
29-30 ряд. Выложите перекрытие дымоходных каналов. На этом этапе ширину кладки по периметру необходимо увеличить на 50 мм. Благодаря подобному расширению будет сформирован карниз.
31 ряд. Доведите размеры перекрытия конструктивных размеров 27-го ряда.
32 ряд. Начинайте выкладывать дымоход. Стандартная конструкция дымохода имеет размеры равные 130х250 мм.
На этом выкладка печи может считаться законченной. В завершении останется лишь довести до конца устройство дымохода, а также при желании отделать печь, к примеру, краской либо керамической плиткой. Дополнительно можете купить разнообразные аксессуары, например, для хранения топлива.
Печь Шведка (вид спереди)
Сооружение лестницы в доме – процесс непростой, но выполнимый. Основная сложность заключается в расчетах угла наклона и параметров пролета, ведь от этого зависит не только удобство эксплуатации, но и долговечность конструкции. Прочная и красивая лест…
Где применяются
Котлоагрегаты длительного горения на твердом топливе, применяются для теплоснабжения коммунально-бытовых, промышленных, торговых и общественных объектов. Условия установки таких модификаций отопительных котельных намного проще, чем газовых, не требуют специальных разрешений.
Тем не менее для них необходима установка отдельной топочной и складского топливного помещения, чтобы уголь или дрова перед подачей в топку были сухими.
Для выработки тепловой энергии котлы длительного горения способны также использовать отходы деревообработки, брикеты и гранулы.
В зависимости от размера топки в агрегат закладывают топливо 1 раз в сутки, а некоторые модификации 1 раз в 3 суток. При наличии бункерной подачи топлива, процесс загрузки может происходить в автоматическом режиме. Котлы могут обеспечивать не только нагрузку по отоплению, но и горячее водоснабжение с включением в схему внешнего бойлера косвенного нагрева.
Преимущества и недостатки
Современные печи долгого горения имеют массу достоинств, которые при первоначальном выборе отопительного оборудования могут сыграть решающее значение. Тем не менее, недостатки существующих конструкций требуют взвесить все за и против, прежде чем принять решение о замене работающего отопительного агрегата новомодным пиролизным котлом.
К плюсам рассматриваемых конструкций относятся:
- многократное увеличение времени работы на одной закладке топлива;
- возможность полной автономности — при выходе на основной режим эксплуатация агрегата не требует вмешательства оператора;
- топливо сгорает практически без остатка;
- увеличивается интервал между загрузками;
- использование в качестве топлива не только угля и дров, но и щепок, опилок, сухих растительных отходов, пеллет и т. д.;
- уменьшенный вес и габариты;
- возможность регулировки процесса горения;
- КПД пиролизных котлов долгого горения достигает 90%;
- дымовые остатки не содержат сажи и вредных веществ;
- множество конструкций, доступных для изготовления своими руками.
Обязательно ознакомьтесь с недостатками печей этого типа:
- повышенные требования к дымоходу. Он должен иметь достаточную высоту и теплоизоляцию;
- в печах длительного горения можно использовать только сухое топливо. Излишки влаги снижают температуру пламени, а водяной пар перекрывает доступ кислорода, что делает невозможным работу агрегата в режиме газогенератора;
- пониженная температура дыма способствует наслоению сажи и других продуктов горения на стенках дымохода;
- при сжигании влажного топлива в дымовых остатках появляются тяжёлые фракции и опасные химические соединения;
- более высокая стоимость по сравнению с печами обычной конструкции.
Если взвесить все плюсы и минусы, нетрудно понять, что широкая популярность печей длительного горения — вовсе не случайность, а результат точных расчётов и тщательно проработанной конструкции.
Принцип работы
Увеличение продолжительности процесса горения достигается не только большой топкой. Существенное воздействие на эффективность и теплопередачу имеет организация топочного горения в виде слоевого сжигания с верхним горением и верхней подачей дутьевого воздуха, поэтому в нижних топливных слоях газовоздушные потоки не циркулируют совсем.
Принцип работы котлоагрегата с длительным горением твердого топлива: Воздух, требуемый для сгорания топлива, отбирается непосредственно из топочного помещения и проходит через стадию предварительного нагрева в верхней камере подогрева котлов верхнего горения.
В камеру нагрева вмонтирован трубный воздухораспределитель, для подачи горячего воздуха в топочное устройство. Система подачи может быть гравитационной и принудительной.
Воздухораспределитель оборудован каналами, направленными вертикально. Перед топливозагрузкой его поднимают с помощью встроенного механизма, далее засыпают топливо и опускают распределитель, который опирается на верхний топливный уровень. По мере выгорания он опускается вниз топочного пространства. Такое движение распределителя обеспечивает воздухоподачу в верхний слой горячего топлива.
В контактной зоне воздухораспределителя с топливным слоем расположен стальной диск — стаскоблин. Обходя его, огонь поступает в пиролизную камеру, расположенную между диском и камерой нагрева воздуха.
Здесь полностью догорают горючие вещества, передавая тепло через стенки топки греющему теплоносителю, циркулирующему во встроенном теплообменнике. Дымовые газы отводятся через газоотводящий патрубок в дымовую трубу. Зола собирается в зольном коробе, расположенным внизу котлоагрегата, под топкой. Объем ящика позволяет чистить его с периодичностью от 2 до 5 загрузок.
Преимущества и недостатки
При всех своих несомненных достоинствах устройство длительного горения с камерой догорания имеет и определенные недостатки. Прежде чем выбрать подходящую модель, рекомендуем ознакомиться с сильными и слабыми сторонами оборудования. Это поможет остановиться на оптимальном варианте.
К преимуществам подобных агрегатов относят следующее:
- Высокая экономичность – главное достоинство такого типа печей.
- Простота обслуживания. Если обычные агрегаты требуют частой закладки топлива, то в рассматриваемых устройствах оно горит очень медленно, потому периодичность загрузки горючего вещества варьируется от 5 часов до 2 суток.
- Высокий КПД.
- Большой выбор моделей. На сегодняшний день на рынке представлено множество подобных печей различных форм, размеров и мощности.
- Неприхотливость в топливе. Оборудование успешно функционирует на разных видах горючих веществ. В продаже представлены также печи комбинированного типа.
Что касается недостатков, то среди них стоит отметить следующие:
- Необходимость утепления дымохода. Это является обязательным условием нормальной работы печей длительного горения. Дело в том, что из камер сгорания в канал поступают горячие газы. В холодную погоду это вызывает мгновенное образование конденсата, что быстро приводит к накоплению сажи и сильному засорению трубы. Чтобы печь работала исправно, дымоход придется часто чистить.
- Необходимость настройки. Если оборудование плохо отрегулировано, то сгорание топлива в ней будет неполным, что помешает достижению главной цели.
- Высокая стоимость. Этот недостаток можно компенсировать, с одной стороны, самостоятельным изготовлением, а с другой – значительной экономией топлива, благодаря чему такая печь быстро окупится.
Подробнее в Металлические
Как выбрать котел верхнего горения
Модельный ряд твердотопливных котлов верхнего горения нельзя назвать широким, поскольку их производства довольно новое и производители котельного оборудования сравнительно недавно стали выпускать подобные модели. На практике почти все современные модели обладают похожими конструкциями.
Пользователи при выборе марки котла должны обратить внимание на особо значимые аспекты:
- Материал котлового теплообменного аппарата, обычно это сталь или чугун. Первые устанавливаются в более дешевых вариантах и менее долговечны не более 15 лет. Чугунные варианты имеют срок эксплуатации выше 25 лет/
- Эффективность работы котла, КПД выбирают как можно выше из доступного диапазона 85-92 %.
- Зависимость от электроэнергии, энергонезависимые агрегаты необходимо устанавливать в районах, с низкой надежностью подачи электроэнергии, при этом надо учитывать, что такие котлы будут работать с естественной циркуляцией по воде и дымоотводу.
- Объем загрузки топлива, хорошие котлы обеспечивают загрузку 1 раз в 3-7 дней.
Расчет необходимой мощности нагрева
Расчет тепловой мощности котлоагрегата должен покрывать все тепловые потери здания с запасом не менее 20 %. Если котел должен вырабатывать тепловую энергию для подогрева воды, мощность соответственно должна увеличиваться по объему водопользования в каждом конкретном случае.
Расчет теплопотерь здания является довольно сложным, он зависит от климатического района расположения объекта и материала стен и кровли.
Для приблизительного расчета в центральном районе России для домов, с кирпичной кладкой не менее, чем в 2 кирпича и межэтажной высотой 2,7 м можно воспользоваться практической формулой из расчета 1 кВт на 10 м2 площади объекта с запасом 20 %.
Например, для коттеджа с площадью 150 м2 тепловая мощность котлоагрегата на отопление будет равна:
150:10х1,2 = 18,0 кВт
Для семьи из трех человек необходим бак ГВС не менее 100 л с мощностью 5.8 кВт.
Таким образом, общая нагрузка на котел будет:
18.0 + 5.8 = 23.8 кВт
Чем лучше топить
Самым главным преимуществом применения твердотопливных котлоагрегатов является их универсальность по использованному топливу: дрова, брикеты, пеллеты и каменный уголь.
Выбирая топливо нужно исходить из его теплотворной способности:
- уголь, 15-25 Мдж/кг;
- дрова,15-17 Мдж/кг;
- древесные гранулы 12-17 Мдж/кг.
Не менее важно при выборе топлива учитывать время его сгорания в топке. При применении дров и брикетов, усредненное время функционирования котла на одной заправке не превышает 30 часов. В то же время, на прессованных пеллетах, он способен обогревать дом не меньше 72 часов.
Высокотехнологичные автоматизированные котлы на угольном топливе, могут отапливать комнаты 5 дней и даже больше, что значительно увеличивает практичность применения подобных агрегатов.
Сегодня особой популярностью пользуются комбинированные модификации, работающие как от твердого топлива, так и от электрических ТЭНов.
Подобное теплосиловое оборудование характеризуется практичностью, многофункциональностью и несложной эксплуатацией. В качестве базового топлива используют дрова либо уголь, а при их отсутствии включаются ТЭНы, что обеспечивает требуемый температурный режим в доме.
Топ 5 лучших моделей
В торговой сети сегодня можно найти как сравнительно недорогие и простые отечественные котлоагрегаты, так и полнофункциональные автоматические котлы западных производителей популярных фирм: Stropuva — литовского производителя, Buderus — германская котельная марка, WATTEK — чешский котел ACV — бельгийский производитель котельного оборудования и австрийскую марку Wirbel.
Наиболее популярными производителями российских фирм, выпускающие котлоагрегаты длительного горения являются Магнум, Новосибирской металлообрабатывающей компании, ZOTA, выпускаемого компанией Красноярскэнергокомплект и Теплов Универсал Костромского завода.
Stropuva S 15 U
Небольшой литовский котел с тепловой мощностью 15.0 кВт, способный отопить дом до 150 м2, самый лучший агрегат для теплоснабжения некрупных частных домов. Марка S 15 U обладает универсальностью и способна функционировать на любом твердом топливе.
Лучшие характеристики котла обеспечены при использовании каменного угля, при его загрузке в топочную камеру 217 л, котел способен работать 7 суток с КПД от 86 до 90%, вырабатывая теплоноситель с температурой 75 С.
При работе с дровами нужно использовать только сухие, чтобы препятствовать образованию дегтя на стенках в топке. Котел имеет массу 205 кг и срок эксплуатации более 10 лет.
Цена: 91 500 руб.
Liepsnele L20-U
Литовский котлоагрегат, с более мощной установкой 20.0 кВт, аналог Стропувы, с более совершенными характеристиками и поэтому дорогой комплектацией агрегата. Он имеет самую объемную топку — 320 л, а КПД, практически равным газовому котлу — до 91%. Чугунный теплообменный аппарат обеспечивает срок эксплуатации до 25 лет.
Универсальность по топливу позволяет использовать любое твердое топливо, однако самый длительный период работы на 1 заправке до 7 суток обеспечивается каменным углем. Максимальная температура воды на выходе из котла — 80 С.
Невысокое рабочее давление горячей среды 1,5 атм., допускает использовать его только в отопительных системах с естественным движением теплоносителя.
Цена: 110 000 руб.
Galmet Top
Польский пиролизный котел верхнего горения с тепловой мощностью 20 кВт, для нагрева дома площадью 160-200 м2. Это очень современная универсальная модификация с 100 % уровнем автоматики, умным PID-контроллером, дутьевым электровентилятором и погодозависимой автоматикой.
Температура теплоносителя на выходе 55- 80 С. Отличительная возможность управления двумя отопительными контурами теплый пол + ГВС, а также имеется встроенный насос рециркуляции.
Несмотря на очень качественную тепловую изоляцию, производитель не смог добиться высокого КПД работы котла, он не превышает на угольном топливе — 87%. Теплообменник стальной, поэтому срок службы тоже не большой — 15 лет.
Цена: 89 000 руб.
Неделька КО-60
Очень популярная в России и странах СНГ модель с названием отвечающему за недельный срок работы от одной загрузки, при этом объем камеры не превышает 160 л. Мощность очень высокая для таких габаритов: пиковая 60 кВт, а в режиме длительного горения 25 кВт, управляется автоматикой и может обогреть площадь до 350 м2.
Высочайший КПД — 92 % достигается при использовании качественного угля. Этому также способствует рабочий пульт управления тепловыми процессами котла Prond Proton 405.01 и дутьевой вентилятор WPA X2, для создания наддува котла.
Теплообменный аппарат и корпус агрегата сделаны из очень толстой топочной стали, что увеличивает срок службы, хотя и привело к увеличенному весу в 420 кг.
Цена: 130 000 руб.
Универсал TA-40
Водонагревательный отопительный котел нижнего горения с верхней загрузкой Теплов Универсал 40 кВт Костромского завода, имеет возможность обогревать любые жилые и промышленные помещения до 400м2 с одновременной подготовкой ГВС. Котел по топливу универсальный, способный работать на любом твердом топливе.
В продаже имеются автоматизированная либо энергонезависимая компоновка агрегата. КПД котла не выше 82 % в ручном режиме, при использовании автоматики превышает 85 %.
Программное обеспечение котла способно поддерживать температурный режим в доме на протяжении суток, а также распределять мощность по приоритетам «отопление — ГВС» в 4-х режимах. Цена: 103500 руб.
Печь шведка с тремя режимами топки своими руками
Печи-шведки отличаются от других отопительно-варочных печей наличием в задней части отопительного щитка. В этом кирпичном щитке устроена система газоходных каналов: с вертикальных или горизонтальных. Проходящий по ним дым разогревает сооружение, а от него уже греются помещения. Система получается эффективной и экономичной: то тепло, которое в традиционной русской печи уходило в трубу, используется на обогрев помещений. Но у обоих систем построения щитка (вертикальной и горизонтальной) недостатки.
При горизонтальном расположении газоходных каналов, весь щиток разогревается равномерно. Но, такая система нуждается в наличии большого количества прочистных отверстий и, соотвественно, дверок на них. Если учесть, что печное литье стоит сегодня совсем недешево, то эти дверки значительно влияют на конечную стоимость.
Отопительный щиток печи-шведки с горизонтальными и вертикальными газоходными каналами
При вертикальном расположении газоходных каналов в шведке, прочистной люк может быть один. Но тут есть другая проблема: пока топится печь, в первом канале, с той стороны, куда входят горячие газы из топки, щиток будет ощутимо горячее, чем в третьем — на выходе. Так как щиток обычно располагается в двух комнатах, то в одной из них будет намного теплее, чем в другой.
Есть еще третий тип устройства щитка: колпаковый. Он объединяет в себе достоинства обеих систем: прочистное окошко требуется одно, прогревается вся поверхность равномерно, еще и на строительство требуется меньше кирпича. Причем, при таком построении остывает печь медленнее: в верхушках колпаков долго держится самый теплый воздух, а «сквозняк» из дверец проходит только по центру.
При использовании колпакового принципа построения щитка тепло сохраняется дольше
Из всего сказанного выше следует, что наиболее экономичны и эффективный шведки со щитками, построенными по колпаковому принципу. Ими же легче управлять: есть возможность организовать «летний» и «зимний» режим функционирования, в которых в работу включается или только малая часть щитка (летом) или веся отопительная мощь: зимой. Есть даже вариант печи-шведки с тремя режимами топки: добавляется еще «осенний» режим, при котором в дымообороте участвует чуть больше половины дымоходных каналов.
