В настоящее время все больше и больше владельцев частных домов, коттеджей стараются добиться независимости от источников центрального энергоснабжения. Если с электричеством этот вопрос не актуален и проблематичен в силу технической сложности, то с отоплением жилых домов ситуация намного проще. Автономное газовое отопление популярно среди жителей частного сектора, однако в тех условиях, когда централизованная подача газа отсутствует, на первый план выходят твердотопливные котлы.
Отопительные приборы этого типа сегодня переживают второе рождение. Привычные для всех нас печи и камины, используемые в былые времена для отопления жилых домов, сегодня уступают место высокотехнологичному котельному оборудованию.
Схема отопительного котла, устройство твердотопливного котла в нынешнем виде позволяют понять не только принцип действия отопительных приборов этого типа, но и оценить по достоинству огромные возможности подобной техники. Принцип действия твердотопливных котлов во многом является ключевым аспектом, на который сегодня обращает внимание потребитель. Для того, что бы с максимальной пользой использовать систему автономного отопления, следует разобраться в двух моментах:
- из каких элементов и деталей состоит твердотопливный котел;
- какова принципиальная схема работы твердотопливного котла.
Общие сведения
Из-за высокой стоимости дизельного топлива и электричества, а также дополнительных расходов на подключение газового оборудования во многих случаях выбор делают в сторону котла на твердом топливе. В результате получается обзавестись отопительной системой, на работу которой не влияет наличие или отсутствие внешних энергоносителей. Как правило, большая часть приборов данного типа не нуждаются в электрической энергии, или же потребляют ее в очень небольших количествах.
Чаще всего твердотопливными котлами комплектуются индивидуальные системы отопления в отдаленных районах, испытывающих серьезные затруднения с подачей магистрального газа. Существуют целые области нашей страны, где в качестве основного обогревающего агрегата используются дровяные котлы.
От теории к практике
Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.
Итак, делаем теплообменник:
- изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
- в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
- в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
- в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
- в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.
После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.
Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.
После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.
Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.
Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое — на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.
Водяная рубашка
Принцип действия твердотопливного котла подразумевает наличие в его топке двойных стенок: в промежутке между ними заполняют теплоносителем. Такую конструкцию называют водяной рубашкой. По мере горения топлива происходит нагревание жидкости в водяной рубашке. Это приводит к появлению тепловых потоков, поднимающих горячий теплоноситель в верхнюю часть емкости. Отсюда горячая вода перетекает в теплопровод. После того, как жидкость пройдет по всему отопительному контуру и отдаст тепло жилищу, она возвращается в остывшем состоянии обратно. Для этих целей имеет нижний патрубок.
Для убыстрения циркуляции воды внутри отопительной системы на некоторых твердотопливных котлах монтируются специальные насосы. Однако большая часть моделей выпускается для открытых отопительных систем. Имеются в виду схемы, где теплоноситель двигается не за счет работающей помпы, а благодаря небольшому уклону трубопровода. Объясняется это простотой, надежностью и экономичностью инерционных систем. К тому же, они полностью независимы от наличия электрической энергии. Благодаря этому их можно применять в отдаленных районах, лишенных благ цивилизации.
Открытый контур с гравитационной циркуляцией
Данный вариант легко выполнить даже новичку. Тут вода циркулирует в системе за счет разницы плотности холодной и горячей жидкости. Согласно законов физики, горячая вода начинает поступать вверх (так как ее плотность меньше), а там уже остывает и возвращается в исходную точку.
Не смотря на то, что такой тип обвязки достаточно прост, он требует соблюдения ряда требований. Во-первых, для того, чтобы вода свободно циркулировала в системе, нужно устанавливать нагревательное оборудование на полметра ниже, чем в доме расположены батареи. Во-вторых, чтобы свести к минимуму проявление гидросопротивляемости, нужны трубы сечением до 5 см, при этом распределительные трубы на батареях могут иметь значение в 2,5 см. В-третьих, запирающие устройств и арматура напрямую влияет на свободную циркуляцию воды в системе, поэтому таких элементов должно быть минимум.
Но ради справедливости стоит сказать, что открытая система с естественной циркуляцией имеет и ряд своих преимуществ. Помимо того, что она самая простая в обустройстве, финансовые затраты на нее не так уж и велики. Правда, хозяин не сможет постоянно контролировать температурный режим теплоносителя на выходе, из-за чего обогрев контура несколько снижается. Также расширительный бак эпизодически остается открытым, значит, получается, что кислород имеет контакт с теплоносителем, из-за чего постепенно повышается риск развития коррозии.
Подведя итоги, стоит сказать, что специалисты рекомендуют данный тип схемы отопления только для тех частных домов, где люди живут время от времени, а не на постоянной основе, например, для дачи.
Контроль и регулировка температуры
Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.
Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.
На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.
Бак аккумулятор в системе отопления дома
Бак аккумулятор в системе отопления может называться так же буферной емкостью. На сегодняшний день они все чаще начинают использоваться в отопительных системах. Давайте подробнее разберемся что же это такое.
Бак аккумулятор или теплоаккумулятор – это почти центральный элемент в отопительной системе, питающейся от нескольких тепловых источников. Источник тепла не постоянного типа, такой как твердотопливный котел, или солнечная система, нагревает воду в полости бака-аккумулятора, и может удовлетворять умеренные потребности в тепловой энергии обогреваемого пространства. А доля других источников тепловой энергии, у которых более высокие эксплуатационные расходы будет намного меньше.
Электрокотел в многотарифном режиме тоже работает намного более экономно, если он используется в паре с баком аккумулятором, который дает возможность максимально экономить электроэнергию в ночное время.
Отопительные системы в которых есть тепловые насосы тоже часто оснащены баками-аккумуляторами.
Отопительная система, питающаяся от твердотопливного котла при наличии теплоаккумулятора, работает в оптимальном режиме. Теплоноситель поступает из котла в емкость бака аккумулятора максимально разогретым. А уже из заряженного котлом теплового аккумулятора, теплоноситель передается внутрь системы по мере надобности, и не зависит от того, работает ли котел.
Человек, пользующийся тепловым аккумулятором существенно повышает свой комфорт в плане отопления, даже устаревшие отопительные системы, оборудованные буферной емкостью сравнимы с современными по качеству. Загружать топлив, и обслуживать котел можно в любое время. Образуется возможность для полной автоматизации отопительной системы после установки бака аккумулятора. Тепловая энергия из бака будет забираться в том количестве, в котором это необходимо. Бак аккумулятор защитит котел от чрезмерного перегрева. Установка теплоаккумулятора дает возможность для использования материалов из полимеров, а если бак не установлен, то этого делать нельзя.
Разновидности твердотопливных котлов
Принцип действия твердотопливных котлов позволяет им быть частью различных современных схем. Речь идет как о самых простых одноконтурных приборах, так и о мощнейших многофункциональных агрегатах с высокой производительностью. Существует несколько способов классификации твердотопливного оборудования.
По материалу изготовления:
- Из стали. Стоимость на стальные приборы ниже, чем на чугунные. К тому же они более просты в обслуживании: чистка проходит без особых проблем. Из недостатков можно выделить чувствительность моделей к температуре в обратной трубе: она должна быть не менее +60 градусов. Это предусматривает использование специальных клапанов для поддерживания необходимого температурного режима путем подмешивания в обратку горячей воды из подающей трубы.
- Из чугуна. Отличаются более высокой долговечностью, однако требуют сложный уход. Использование чугунных твердотопливных котлов рекомендуется в случае их непрерывного использования. Приобретение сверхнадежного чугунного агрегата только для аварийных случаев является непрактичным решением. С подобными задачами в состоянии справиться более дешевые стальные модели.
Принцип работы
Работает котел на твердом топливе, как правило, на дровах, торфе, отходах пиломатериалов, специальных древесных брикетах, угле и пеллетах (гранулах, изготовленных из измельченной древесины, смолы, хвои и т.п.). Особой популярностью пользуются приборы универсального типа, способные потреблять практически все виды твердого топлива.
По способу теплопередачи котлы бывают:
- Воздушными.
- Паровыми.
- Водяными (встречаются чаще всего).
По принципу сжигания топлива:
- Традиционные. Работают на дровах и угле. Принцип действия такой же, как у обычной дровяной печи.
- Длительного горения. Инновационная разработка в области оборудования для отопления. Твердотопливные котлы длительного горения имеют вид удлиненной топочной камеры, окруженной со всех сторон водяной рубашкой. При горении пламя распространяется не снизу вверх, а сверху вниз, напоминая в этом отношении процесс горения свечи. Принцип работы котла длительного горения позволяет достигать полного сгорания топлива. При этом увеличивается промежуток горения одной закладки топлива (до 7 суток). Работает котел длительного горения, как правило, при стабильно высокой температуре теплоносителя, что на порядок повышает его КПД. Бесперебойное и безопасное функционирование таких моделей достигается за счет включения в конструкцию вентиляторов для экстренного тушения, предохранительного клапана и циркуляционной помпы.
- Пеллетные. В качестве топлива здесь используются специальные пеллеты. Такие котлы дополнительно оснащаются автоматической системой подачи пеллет и бункером для хранения топлива. Благодаря электронным датчикам осуществляется контроль наличия топлива внутри топки. Для работы такой системы необходимо стабильное электрическое питание.
- Пиролизные. Уникальное оборудование, где наряду с энергией от горения твердого топлива используется также тепловыделение газов. Это дает возможность небольшой объем топлива обратить в значительную порцию тепловой энергии. В результате достигается повышение КПД котла и снижение вредных выхлопов.
Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения дает возможность применить автоматизацию. Управление агрегатами данного типа настолько простое, что его может осилить ребенок.
Итоги
В начале обзора были рассмотрены самые простые модели, которые являются не только дешевыми, но и достаточно надежными. По мере усложнения, улучшения функциональность, оснащения автоматикой возрастает не только КПД приборов, но и стоимость.
Как правило, чем сложнее схема агрегата, тем более высокая цена непосредственной модели и ее установки. Кстати, монтаж и подключение отопительного оборудования лучше доверить профессионалам.
Стоит обратиться к специалистам и для проведения предварительных расчетов, чтобы убедиться в правильности своего выбора. Потому как котел немного сложнее, чем отопительная печь для дома.
Дорогие модели отличаются комфортной эксплуатацией и работой с минимальным участием человека. Они не требуют частой закладки топлива, я процессы горения находятся под контролем автоматической системы.
Перейти к выбору твердотопливного котла
