Воздухогрейные котлы на твердом топливе длительного горения

Главная / Твердотопливные котлы

Назад

Опубликовано: 14.06.2019

Время на чтение: 4 мин

2

2657

Воздушное отопление — это самая древняя система обогрева домов на Руси. Русская печь – реальный прародитель воздухогрейных котлов (ВК) и до сих пор используется в сельской местности.

Следующая «историческая» модификация ВК – печь-буржуйка, широкую известность получившая в грозные годы Октябрьской революции и уже более современный вариант , в виде дровяных каминных обогревателей . Во всех этих примерах тепло от сгорания топлива расходовалось не эффективно, а большая часть его просто уходило попусту.

Источник фото: zaognstrok.ru

Современные воздухогрейные котлы длительного горения дали новую жизнь технологии воздушного обогрева зданий. Сегодня модернизированные российскими специалистами устройства стали конкурентоспособными в котлостроительной отрасли.

Воздухогрейный котел нового поколения появился в 2002 году в Новосибирской области. Его изобрел инженер-теплотехник Е.Ю. Зубкевич и назвал в честь своего родственника профессора Бутакова. Сегодня эта конструкция относится к классу энергоэффективных устройств, снижающих затраты на обогрев жилища и выбросы в окружающую среду.

• 1 Плюсы и минусы воздухогрейных котлов
• 2 Устройство печи
• 3 Модельный ряд котлов профессора Бутакова
• 4 Принцип работы воздухогрейного котла
• 5 Нормы монтажа

Описание и особенности системы воздушного отопления

Автономный водяной обогрев частного дома является нецелесообразным. Его широкое распространение в большинстве случаев объясняется бездумным копированием централизованных систем отопления. Им присущи большие теплопотери, поскольку котельная расположена на удалении от потребителей. Поэтому в качестве рабочей среды требуется жидкость с большой энергоемкостью.

В автономной системе котел расположен непосредственно внутри отапливаемого объекта, поэтому потерь нет. В качестве рабочей среды может использоваться воздух с теплоемкостью в 800 раз меньшей, чем у воды. Вместо труб прокладываются короба с регулируемыми выпускными решетками, радиаторы не используются.

Движение воздуха в системе, как и жидкости, может осуществляться 2 способами:

• естественным;
• принудительным.

Первый вариант основан на конвекции – свойстве нагретой среды устремляться вверх. На нее действует архимедова сила, обусловленная снижением плотности.

Системе с естественной циркуляцией присущи 2 недостатка:

• ограничение по длине;
• большое сечение воздуховодов.

Их лишен альтернативный вариант, в котором рабочая среда движется принудительно. Для этого в короб до разветвления устанавливают вентилятор.

Воздушный обогрев, комбинированный с вентиляцией

Как правило, воздушное отопление и система вентиляции функционируют автономно, не взаимодействуя друг с другом. Совмещение двух отдельных контуров в единую систему иногда позволяет повысить эффективность отопления и снизить теплопотери.

Стоит отметить, что такой подход целесообразен для обогрева небольших помещений, например гаражей или мастерских, которые используются лишь время от времени. При этом применяются компактные устройства с вентилятором для воздушного отопления, которые работают от электричества или дизельного топлива. Именно вентилятор нагнетает теплый воздух в помещение.

В больших жилых домах такие установки не применяются, поскольку они неэкономичны и неэффективны.

Устройство воздухогрейных котлов на твердом топливе

В корпусе теплогенератора собраны следующие элементы:

1. Топка. Представляет собой камеру для сжигания горючего. В передней части имеется дверца.
2. Зольник. Ящик для сбора пепла. У некоторых моделей отсутствует.
3. Конвекционные трубы вокруг топки. Расположены вертикально, открыты снизу и сверху.
4. Аналоговая (энергонезависимая) или электронная автоматика.

Условием эксплуатации твердотопливной установки является наличие в доме дымохода.

Прибор соединяют с ним посредством патрубка в верхней части камеры сгорания.

Принцип работы

При сгорании топлива выделяется тепло, нагревающее воздух в конвекционных трубах. Тот устремляется вверх, попадает в короб и далее распределяется по помещениям. Одновременно конвективный поток втягивает в трубу через нижнее отверстие холодный воздух. Он нагревается, под действием архимедовой силы начинает движение вверх, и цикл повторяется.

По способу сжигания топлива воздухогрейные котлы делятся на следующие виды:

1. Прямого горения.
2. Пиролизные.
3. С принудительной подачей воздуха.
4. Верхнего горения.
5. Пеллетные.
6. Рассчитанные на режим тления.

Первый вариант – это классическая «буржуйка» с небольшими усовершенствованиями.

Ее преимуществами являются:

• простая конструкция;
• возможность энергонезависимого исполнения.

Прибор считается малопрактичным из-за существенных недостатков:

• низкого КПД;
• необходимости часто подкладывать дрова.

Топка пиролизного котла состоит из 2 частей. В одной дрова или уголь в условиях нагрева и недостатка воздуха разлагаются на горючие газы, в другой эта смесь сжигается.

Преимущества:

• длительная работа на 1 закладке топлива;
• высокий КПД;
• минимальное количество золы;
• чистый выхлоп.

Недостатки:

• невозможность энергонезависимого исполнения (требуется строго выверенная подача воздуха, управляемая электронным контроллером);
• использование только сухого топлива.

Необходимо отметить и высокую стоимость таких приборов.

Котлы с принудительной подачей воздуха конструктивно схожи с отопителями прямого горения. Разница заключается в том, что кислород нагнетается в топку вентилятором, поэтому в нужный момент доступ ему может быть перекрыт. Таким образом, котел работает в режиме «старт-стоп»: благодаря этой схеме дрова требуется подкладывать реже.

Преимущества:

• простая конструкция;
• низкая инерционность.

Недостаток – зависимость от электричества.

У котлов верхнего горения топка ориентирована вертикально. Спереди дверца отсутствует. Топливо загружают сверху, с этой же стороны его поджигают. Воздух подается по телескопическому трубопроводу в зону горения.

Преимущества схемы:

• длительная работа на 1 закладке топлива;
• возможность энергонезависимого исполнения (для дровяного варианта).

Недостатки:

1. Зола прилипает к стенкам.
2. Новая порция загружается только после полного сгорания предыдущей.

Необходимо отметить и большие размеры.

Данный теплогенератор, а также пиролизный и с принудительной подачей воздуха, благодаря способности долго работать на 1 закладке топлива, называют «котлами длительного горения». Периодичность загрузки у некоторых составляет 3 суток.

Пеллетные котлы используют в качестве топлива однородные по размеру гранулы, изготовленные путем прессования опилок, жмыха и прочих органических отходов. Материал подается в топку шнековым питателем из бункера.

Преимущества:

• относительно редкое обслуживание;
• регулировка мощности в широких пределах (зависит от скорости подачи пеллет);
• низкая инерционность.

Недостатки:

• энергозависимость;
• отсутствие возможности изготавливать топливо в домашних условиях.

К котлам, рассчитанным на режим тления, относятся приборы марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и т. п.

Отопители сочетают в себе 3 достоинства:

• способность долго работать на 1 закладке топлива;
• энергонезависимость;
• простую конструкцию.

Это вариант для полевых условий, когда отсутствует электроснабжение и ввиду занятости нет возможности часто подкладывать дрова. При помощи заслонки ограничивается поступление воздуха к топливу, и оно вместо горения тлеет, медленно отдавая тепло.

В некоторых моделях, например, марки «Булерьян», дымоход начинается т. н. «экономайзером». Его задача состоит в блокировании тяги при воспламенении топлива (образуется газовая пробка). Этим обеспечивается стабильность режима тления.

Сферы применения: дачный домик, гараж, временные бытовки и производственные помещения в местности с неразвитой инфраструктурой.

Обогревать таким теплогенератором благоустроенное жилище нецелесообразно из-за существенных недостатков:

• низкого КПД;
• большого количества дыма;
• обильного образования конденсата, представляющего собой едкий кислотный коктейль.

Приборы этого типа рассчитаны на низкие температуры. Поэтому при сжигании в них топлива традиционным способом они быстро прогорают.

Достоинства и недостатки

Система обогрева воздухом обладает рядом преимуществ:

1. Низкой стоимостью. Вместо дорогих труб и радиаторов используются воздуховоды, которые можно изготовить самостоятельно из фанеры.
2. Простой конструкцией. Не нужны насос, расширительный бачок, манометр, предохранительный клапан, воздухоотводчик. Вместо дорогой арматуры применяются дешевые заслонки.
3. Безопасностью. Теплоноситель не замерзает, не закипает, не вызывает коррозию металлических элементов, в нем не образуются воздушные пробки.

Недостаток состоит в том, что короба из-за больших размеров нельзя проложить в готовом доме без нарушения эстетичности дизайна интерьера. Воздушную систему проектируют вместе с домом, закладывая каналы в стенах, между лагами пола и за подвесным потолком.

Разводка воздуховодов

Такие воздуховоды стойки к температуре и обеспечивают прекрасную теплоизоляцию.

С другой стороны, канальный кондиционер может использовать обычные вентиляционные каналы из пластика.

Как развести воздуховоды — зависит от планировки помещений и применяемых материалов. Если позволяет место под полом — то между лагами, если у вас планируется подвесной потолок — то над ним. Стены из гипсокартона тоже могут скрывать воздуховоды. В самой магистрали используется принудительное нагнетание воздуха, и циркуляция сверху вниз возможна. А вот вентиляционные решетки, через которые нагретый воздух поступает в комнаты, располагаются строго внизу: только в этом случае воздушные массы в комнате будут перемешиваться конвективными потоками.

Нагнетать теплый воздух нужно как можно ближе к полу

Рейтинг лучших моделей оборудования от профессора Бутакова

Под этой маркой выпускаются энергонезависимые воздухогрейные котлы, работающие в режиме тления. В линейке 6 моделей, наиболее востребованы 3:

1. «Студент».
2. «Инженер».
3. «Профессор».

Тепло при массе в 70 кг составляет 9 кВт. Объем помещения – до 150 куб. м. Топка вмещает в себя 20 л горючего. Сверху расположена варочная плита, есть модификации со стеклянной вставкой. Материал дверцы – сталь или чугун (на выбор заказчика).

Мощность «Инженера» – 15 кВт, масса – 110 кг. Позволяет обогревать площадь до 150 кв. м. Объем топки – 40 л. По требованию покупателя дверца может быть оснащена светопрозрачным экраном.

«Профессор» выделяет в номинальном режиме 40 кВт тепла, что делает его пригодным для обогрева помещения площадью 400 кв. м (при высоте потолка до 2,5 м) или объемом до 1000 куб. м. Масса составляет 230 кг. Топка вмещает в себя 200 л горючего. Угольный вариант поставляется в 2 исполнениях: дымоотводящий патрубок направлен вверх или назад.

Виды топлива для котлов

В зависимости от используемого горючего, теплогенераторы делятся на два типа:

• дровяные;
• угольные.

Первые рассчитаны на температуру до 185°С.

Их можно топить:

• дровами;
• брикетами;
• пеллетами;
• торфом;
• соломой;
• прессованной бумагой или картоном.

Угольные изготавливают из более толстой и жаростойкой стали. Они выдерживают температуру до 230°С. Топливо для котлов длительного горения подходит любе, но для выхода на номинальный режим необходим уголь или кокс.

Особенности установки

Воздухогрейный котел размещают на бетонном полу или несгораемой подставке. Последняя выступает за контуры прибора на 300 мм в каждую сторону.

Для массивного изделия мощностью свыше 50 кВт сооружается фундамент, не связанный с конструкциями здания, в т.ч. полом.

Минимальное расстояние до стены – 1 м. Если она покрыта огнестойкой штукатуркой (вермикулитовой и т.п.) с толщиной слоя от 25 мм, дистанцию допускается сократить до 0,8 м.

Деревянный пол перед топочной дверцей в радиусе 1,2 м закрывают несгораемым настилом – стальным листом толщиной от 1,5 мм на подкладке из базальтового картона.

Для котлов марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и прочих, ориентированных на режим тления, предпочтителен наружный дымоход. В этом случае вредные испарения конденсата, образующегося в больших количествах, не будут попадать в помещение.

Техника безопасности

Соблюдение правил противопожарной безопасности является одним из основных требований к проектируемым системам с котлами воздушного отопления и вентиляцией. Полный текст требований можно прочесть в пособии 13.91 СНиПа 2.04.05-91. Для оборудования жилых домов используется только часть нормативов.

В частности, если воздуховоды сделаны из горючих материалов, то их прокладку осуществляют в негорючих гильзах или шахтах. Желательно применять материалы с горючестью не ниже группы Г1, то есть слабогорючие. При этом температура продуктов сгорания не должна превышать 135 ℃.

Оптимальным материалом для воздуховодов является оцинковка. А вот вентиляторы и кожухи к ним могут состоять из горючих материалов. В любом случае, стоит проследить, чтобы температура воздуха, поступающего в помещение, не превышала 60 ℃.

Можно ли сделать воздухогрейный котел самостоятельно в домашних условиях

При изготовлении теплогенератора своими руками заготовкой для топки служит труба большого диаметра или старый газовый баллон. Последний перед раскроем требуется несколько раз промыть. В противном случае остатки газа могут детонировать.

Топку располагают горизонтально и заваривают с тыльной стороны заглушкой с дымоотводящим патрубком. Снизу просверливают отверстия так, чтобы стенка превратилась в колосниковую решетку.

Минимальный диаметр конвекционных труб составляет 60 мм. Эта величина принята с учетом вязкости и теплопроводности воздуха. Трубы устанавливают вертикально по обе стороны вдоль топки в шахматном порядке. Они должны огибать ее и сходиться вверху стрельчатой аркой.

Спереди топку заваривают заглушкой с проемом и петлями для дверцы. Последнюю изготавливают из стального листа.

В дверцу вваривают короткий патрубок с заслонкой, выполненной в виде диска. С ее помощью регулируется подача воздуха. Диск наваривают на прут, продетый в отверстия посреди патрубка. Один его конец делают более длинным и сгибают, так чтобы получилось подобие ручки.

Аналогичную заслонку устанавливают в начальный участок дымохода. Здесь четверть диска вырезают, чтобы ни при каких обстоятельствах канал не был полностью перекрыт. В противном случае существует риск поступления угарного газа в помещение.

Снизу к топке приваривают зольный ящик, собранный из стальных листов. Впереди он тоже оснащается дверцей.

К зольному ящику приваривают ножки из уголка.

Установку заключают в корпус с несгораемой теплоизоляцией из минеральной ваты. Это делает котел безопасным: при случайном прикосновении пользователь не получит сильного ожога.

Нормы монтажа

Условия монтажа ВК простые, но для специалистов, существует множество нюансов, которые надо знать, чтобы пользователь не разочаровался в выборе воздухогрейного котла.

Особенности установки ВК:

1. Установка котла осуществляется в помещении в процессе строительства здания.
2. Специалистами предварительно должен быть выполнен проект установки с учетом фактических отопительных и конструктивных характеристик здания, в соответствии с которым будет подбираться основное и вспомогательное оборудование.
3. Система должна быть оборудована резервным источником электроэнергии.
4. Для повышения КПД котёл устанавливаться в помещении с хорошей теплоизоляцией стен.
5. Топочная должна иметь хорошую систему вентиляции для проветривания.
6. Воздуховоды имеют смысл, если вы их устанавливаете в многоуровневых домах площадью более 100 м2.

Для выбора ВК потребуются следующие данные:

• мощность ВК с учетом потерь тепла в здании;
• скорость поступления подогретого воздуха в комнату;
• технические данные системы воздуховодов;
• место установки ВК.

Если монтаж котла потребителям кажется сложной и невыполнимой задачей, лучше его доверить фирме, которая выполнить весь комплект монтажно-наладочных работ системы отопления дома, в таком случае можно избежать несогласованности и обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию оборудования на долгие годы.