Разбираемся в схеме отопления от твердотопливного котла

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.

Читайте также: принцип работы газового котла.

Эксплуатация твердотопливных котлов. Новые возможности

В отличие от газового и электрического отопления, используя систему отопления дома твердотопливным котлом, требует от владельцев жилья больших физических усилий и соответствующей технической подготовки. Имея существенные технические и бытовые ограничения, твердотопливные котлы обладают одним неоспоримым преимуществом в сравнении с газовыми отопительными приборами, не говоря уже об электричестве. Отопительный котел на твердом топливе является на 80-90% энергетически независимым устройством. Достаточный запас ископаемого топлива, дров или пеллет позволит вам всю зиму не только спокойной обогреть собственный дом, но и обеспечить себя горячей водой.

Система отопления, подключенная к твердотопливному котлу, мало зависит ни от перебоев с электричеством. Ей не страшны перепады с рабочим давлением в газовой магистрали. Стоимость топлива и наличие свободного доступа к нему, обеспечат нормальную и бесперебойную работу всего отопительного оборудования в доме. Управление твердотопливным котлов позволяет эксплуатировать агрегаты в любых режимах работы, обеспечивая тем самым безопасность и комфорт обитателям жилого дома.

Отечественные производители, зарубежные компании, специализирующиеся на выпуске котельного оборудования сегодня предлагают потребителю качественно новый продукт. Твердотопливный котлы, которые используются для бытовых и промышленных целей имеют более высокий КПД. Сегодня это параметр достигает значений 90%.

Для справки: старые твердотопливные котлы в традиционном исполнении обладали КПД в 70-80%. Низкая энергоэффективность отопительной техники старого поколения приводила к значительному перерасходу топлива и к существенным потерям тепловой энергии.

*

Конструктивные новшества и «ноу-хау» в сфере практического применения различных энергоресурсов, позволили существенно расширить эксплуатационные возможности отопительной техники. Огромная мощность является одним из основных преимуществ котлов на твердом топливе. На порядок увеличилась рентабельность современных моделей твердотопливных котлов. Существенно повысилась безопасность эксплуатации котельного оборудования этого вида.

Двухконтурный твердотопливный котел способен обеспечить обогрев больших и просторных помещений. К тому же, практически все модели котлов рассчитаны на обеспечение жилых объектов ГВС.

Конструктивные особенности устройства твердотопливных котлов

Традиционный твердотопливный котел представляет собой, в нашем понимании, отопительный агрегат, способный работать на любом твердом топливе. Принцип действия котла элементарный. Поступившее в камеру сгорания топливо в процессе сгорания выделяет в большом объеме тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. По аналогичному принципу было организовано в старину печное отопление, только вместо жидкого теплоносителя использовался горячий воздух.

Существенными минусом традиционной модели твердотопливного котла является то, что часть тепла, получаемого при сгорании топлива, просто уходит в атмосферу через дымоход. Рассмотри принципиальную схему устройства твердотопливного котла. Устройство котла – это конструкция, собранная из различных модулей в единый стальной корпус. Основными конструктивными элементами отопительного оборудования этого типа являются:

• камера сгорания (топка, оборудованная дверцей);
• теплообменник (стальной или чугунный);
• прочистной люк;
• колосники (решетка);
• терморегуляторы;
• предохранительный клапан.

*
Показанный на рисунке традиционный твердотопливный котел нового поколения оснащен всеми необходимыми для нормальной работы приспособлениями, механизмами и элементами.

Топочная камера – процессы, протекающие в ней

Одним из первых элементов, с которым приходится познакомиться в первую очередь, является топка котла. Именно суда закладывается уголь, торф, брикеты или дрова, и именно здесь происходит основной процесс —  сжигание топлива. Весь процесс можно разделить на три этапа, подсушка топлива, окисление и получение горючего газообразного вещества, которое уже выполняет основную нагревательную функцию в процессе горения.

В камере сгорания загруженное топливо равномерно распределяется на колосниках, которые специально установлены под наклоном.

Расположенное на колосниках топливо подсушивается раскаленными газами, после чего уже начинается сам процесс горения топлива с принудительной подачей воздуха. В завершении, получаемая на начальном этапе горения газообразная горючая смесь дожигается в топке при температуре 950-1000⁰ С.  На каждом этапе необходимо обеспечить бесперебойную подачу воздуха.
Остатки твердого топлива, зола и сажа скапливаются в зольной камере, откуда удаляется ручным способом.

Для справки: следует отметить, что от того, насколько плотно загружена топливом камера сгорания и как работает вытяжка, зависит эффективность работы котла. При полной загрузке топочной камеры и нормальной подаче воздуха, топливо должно сгорать полностью, выделяя в процессе горения максимальное количество килокалорий. Соотношение полезной подачи к мощности котла является ключевым моментом во время эксплуатации твердотопливного котла.

Процессы, протекающие в камере сгорания, определяют и вид котельного оборудования. Горение может осуществляться обычным способом, благодаря пиролизу или длительно, сверху вниз. В каждом случае достигается определенный тепловой эффект, который и определяет сферу применения твердотопливного котла, каким образом организовано отопление дома.

Теплообменник — его функция

Следующий по значимости конструктивный элемент твердотопливного котла  —  теплообменник. Устройство представляет собой чугунную или стальную конструкцию, в которой происходит передача тепловой энергии от продуктов горения на теплоноситель. В традиционном исполнении теплообменник изготавливается в виде бочки, через которую проходят цельнотянутые котловые трубы. Разогретые газы, проходя по трубам, нагревают котельную воду, циркулирующую внутри контура теплообменника.

Важно! Интенсивность прохождения газов по дымогарным трубам регулируется положением дымососа. Интенсивность циркуляции воды в теплообменнике зависит от работы насосной станции. Теплообменники обязательно имеют толстый слой теплоизоляции, предохраняющей основной корпус котла от перегрева.

*

Поступление воды в теплообменник происходит через впускной коллектор, тогда как выход разогретого теплоносителя наоборот, осуществляется через выпускной коллектор. На каждом из коллекторов стоят датчики температуры теплоносителя. Домашнее отопление в доме твердотопливным котлом, схема подключения которого мало чем отличается от традиционной и общепринятой процедуры, может в каждой ситуации иметь некоторые конструктивные отличия.

Стальные теплообменники в отличие от чугунных изделий, больше подвержены коррозии, в то же время успешно справляются с передами температур. Стоимость таких устройств значительно меньше в сравнении с чугунными теплообменниками. Последние обладают высокой теплоемкостью, менее подвержены коррозии.

Конструктивные разновидности систем

Если не рассматривать традиционно используемое печное отопление, существующих на сегодняшний момент видов твердотопливных котлов не так уж и много. Основное различие между существующими моделями котлов заключается в способе подачи топлива. Дешевые агрегаты предназначены для ручной подачи топлива. В дорогих моделях для работы твердотопливного котла используется автоматическая подача топлива в топочную камеру.

Способ подачи топлива в основном определяет и принцип действия котла. Уголь, брикеты или дрова загружаются в топку и поджигаются. Нагреваемая до необходимо температуры вода в теплоносителе расходится по трубам, отапливая жилые помещения.

На заметку: однако, есть одно но! Топливо быстро сгорает и приходится снова заниматься загрузкой котла топливным сырьем. Время, которое необходимо для полного сгорания топлива ограничивается 2-8 часами, в зависимости от модели котла и его мощности. К тому же, приходится попутно убирать из подтопочной камеры золу, остатки несгоревшего топлива. Для нормальной работы котла постоянно требуется подкидывать в топку все новые и новые порции топлива.

Автоматическая подача топлива решила проблему с работой твердотопливных котлов наполовину. Требовалось принципиальное техническое решение. Для отопления с твердотопливным котлом  оптимальным выходом из создавшейся ситуации стало возможность использования тепловых генераторов, которые еще называются твердотопливные котлы длительного горения.

На практике такой вид отопительной техники принято делить на два типа:

• пиролизные отопительные котлы;
• твердотопливные котлы верхнего горения.

Способ загрузки в оборудовании этих видов остался принципиально тот же, только стал продолжительнее по времени и более трудоемкий. В качестве компенсаций потраченных усилий, во время работы котел создает максимально возможный тепловой эффект. Несмотря на трудность и сложность загрузки, в этих моделях происходит практически полное сжигание топлива, что значительно уменьшает количество загрузок и расход топлива.

Для пиролизных котлов процесс работы выглядит следующим образом. При отсутствии кислорода процесс горения в камере замедляется. Топливо полностью выгорает, а получаемый в результате тления, коксовый газ является вторичным топливом. Обогащенное кислородом газообразное вещество в процессе сжигания выделяет дополнительные калории тепловой энергии. Налицо высокий КПД, рентабельность и эффективность оборудования при эксплуатации.

В последнее время получил распространение обогрев жилых зданий твердотопливными котлами верхнего горения. Принципиально схема работы выглядит несколько иначе, в сравнении с традиционными моделями. Здесь пламя распространяется сверху, а не снизу, как мы обычно привыкли видеть. Горение топлива происходит постепенно, сверху вниз. В тот момент, когда верхний слой топлива подвержен интенсивному горению, нижние слои остаются нетронутыми. По мере сгорания каждого слоя топлива, воздух вместе с горючими газами опускается вниз. Этот процесс может происходить очень долго, в некоторых моделях время сгорания одной закладки может составлять 8-12 часов.

На заметку: некоторые модели твердотопливных котлов верхнего горения в поддерживающем режиме работы могут давать тепло от одной загрузки на протяжении суток и более.

Другие важные элементы конструкции — их роль в работе всей отопительной системы

*

Схема любого твердотопливного котла не мыслима без регулятора тяги. Данное устройство обеспечивает механическое воздействие на заслонку в дымоходе в процессе включения или отключения агрегата. Показать работу регулятора тяги можно с помощью простого рисунка.

Благодаря работе этого приспособления осуществляется автоматическая регулировка подачи воздуха в камеру сгорания, температуры нагрева теплоносителя.

*

Для справки: Установка регулятора выполняется при первом пуске котла, установив положение в соответствии с заданными параметрами. В полузакрытом положении при температуре 65⁰С, в открытом положении заслонки, регулятор соответствует максимальному значению температуры в 90⁰ С.

Многие агрегаты, особенно большой мощности, устанавливаются вместе с буферной емкостью, которая является обязательно при обвязке твердотопливной техники с газовыми котлами в единую систему. Такое приспособление представляет собой расширительный бак, куда поступает теплоноситель. Буферная емкость в данном случае выполняет две функции, гидроразделителя и теплового аккумулятора. В результате остывания котла после выключения, вода из теплового аккумулятора расходится по радиаторам отопления, поддерживания необходимую температуру. Быстрое остывание твердотопливного котла практически невозможно, из-за того, что буферная емкость играет роль аккумулятора тепла.

Вместе с буферной емкостью котлы оснащаются термостатическим клапаном. Прибор используется для предохранения системы от перегрева. Контур охлаждения, оснащенный термостатическим клапаном, обеспечит подачу холодной воды внутрь при первых сигналах перегрева теплоносителя.

Для розжига в твердотопливных котлах современных моделей применяются различные газовые горелки. Такие устройства обычно работают на сжиженном газе, который храниться в специальном резервуаре. Розжиг топлива в камере сгорания за счет использования газовой горелки происходит за считанные секунды. В эксплуатации и в обслуживании такие горелки просты и надежны.

Заключение

Ознакомившись с устройством и схемой твердотопливного котла, узнав принцип действия некоторых видов котельного оборудования на твердом топливе, можно смело приступать к созданию в собственном доме своей автономной системы отопления. Выбор котла особой сложности не представляет. Основная тяжесть и трудности, с которыми придется столкнуться в дальнейшем – это уже сам монтаж оборудования, подключение и подготовка к пуску.

Грамотный и квалифицированный подход на каждом этапе позволит вам добиться желаемого результата.