Самые экономные твердотопливные котлы: как выбрать, можно ли сделать прибор самостоятельно

Стремиться к снижению затрат на отопление владельцев домов заставляет постоянный рост стоимости энергоресурсов. Выбрать подходящий генератор тепла бывает сложно из-за отсутствия достоверной информации о реальных преимуществах различных моделей. Разобраться в технических характеристиках и приобрести самый экономный твердотопливный котел поможет обзор вариантов.

Сжигание органического топлива — привычный способ получения тепла. Но за последнее столетие камины и печи были технологически усовершенствованы. В конструкции твердотопливного котла (ТК) появился теплообменник для подогрева воды.

экономные твердотопливные котлы (главный ключ)

Что такое твердотопливный котел

Изначально это был действительно обычный чугунный агрегат, из которого брали горячую воду для хозяйственных нужд. Затем котел с водой заменили герметичным теплообменником. Появилась возможность равномерно распределять тепло по всем комнатам. Даже современные камины теперь снабжаются регистрами труб для максимального отбора тепла от дымовых газов и повышения коэффициента полезного действия (КПД).

Несмотря на архаичность способа отопления путем сжигания дров, торфа или угля, ТК по-прежнему применяются в местах, где нет газопроводов. Наличие централизованного электроснабжения коттеджа кардинально не меняют ситуацию. Электрический котел считается самым дорогим способом обогрева помещений.

В последнее время все более популярными становятся автоматизированные ТК на пеллетах — гранулированном топливе из торфа и органических отходов: древесной щепы, опилок, подсолнечной лузги и т. п. Пеллетные ТК оборудованы автоматическими системами подачи топлива из бункера в камеру сгорания, удаления золы и сажи, контроля пламени, температуры теплоносителя и воздуха.

экономичные твердотопливные котлы

Устройство

Экономичные твердотопливные котлы изготавливаются из чугуна или стали. Первые более долговечны и устойчивы к коррозии. Вторые стоят дешевле, но более требовательны к температуре теплоносителя на входе в котел.

Если температура обратного трубопровода меньше 60 градусов, то на поверхности теплообменника образуется кислотный конденсат из водяных паров, которые образуются при сгорании органического топлива. Этот недостаток можно исключить подмешиванием более горячего теплоносителя из подающего трубопровода в обратный через термоклапан.

Все твердотопливные котлы состоят из следующих частей:

  • топка;
  • теплообменник;
  • газоходы;
  • дымоход;
  • воздушный тракт;
  • водяная рубашка;
  • зольная камера;
  • корпус.

Пиролизные котлы имеют более сложную конструкцию. Сгорание топлива происходит в двух камерах, имеющих повышенное аэродинамическое сопротивление. Для получения стабильной тяги в конструкцию пиролизного ТК добавляется дымосос, обеспечивающий равномерное сгорание топлива в течение длительного времени.

В обычных котлах продолжительность полного сжигания топлива при одноразовой закладке составляет 2–4 часа, а в пиролизных длительного горения — от 12 до 24 часов, что является их главным преимуществом по сравнению с другими типами ТК.

Процесс пиролиза, то есть термического образования горючих газов, происходит при любом способе сжигания органического топлива. Но в пиролизном ТК горение топлива и газов происходит раздельно и контролируемо. Такой агрегат иногда называют газогенераторным котлом. По сути дрова в нем не горят, а тлеют, причем только их нижний слой.

Основная часть тепла получается при сгорании газов в камере вторичного дожигания, куда обеспечивается дополнительный приток воздуха. Чтобы дрова не воспламенялись одновременно, конструктивно обеспечивается поток воздуха сверху вниз. Это второе принципиальное отличие от обычных котлов, где приточный воздух направляется снизу или сбоку, поэтому горит сразу вся закладка топлива.

Самодельные пиролизные котлы иногда оборудуют вентиляторами вместо дымососов, поэтому в топке возникает повышенное давление, дым поступает в котельное помещение, что может привести к отравлению угарным газом (СО). Дымосос создает разрежение, поэтому через щели воздух стремится проникнуть в топку, что обеспечивает безопасную эксплуатацию агрегата.

экономичные твердотопливные котлы

От чего зависит экономичность котла

Высокий КПД зависит от конструктивных особенностей всех деталей оборудования и грамотной настройки термических процессов. Бытовые котлы чаще всего регулируются вручную, поэтому периодически требуют внимания во время растопки и в процессе горения. Интенсивность сжигания топлива зависит от количества приточного воздуха, который подается через зольник и колосниковую решетку.

Экономичность ТК обеспечивается теплообменниками из труб, а также «водяной рубашкой» — полыми поверхностями газоходов и стенок котла, в которых циркулирует теплоноситель. Продвигаясь из топки к дымоходу, газообразные продукты сгорания отдают тепло отопительной системе. Оптимальная температура газов на выходе из дымохода равна примерно 170–200 градусам для котлов с естественной тягой. При соблюдении этого условия можно рассчитывать на максимальную экономию топлива.

Пиролизные и пеллетные ТК оборудованы дымососами, которые обеспечивают регулируемую принудительную тягу, поэтому газоходы делают длиннее для увеличения поверхности теплообмена и более полного сгорания топлива. В результате отбор тепла происходит эффективнее, а температура дымовых газов снижается до 120–140 градусов.

В пеллетном ТК подача топлива шнековым транспортером из бункера может быть полностью автоматизирована. Для регулирования интенсивности пламени используются системы контроля температуры теплоносителя, наружного и внутреннего воздуха, дымовых газов. Таким образом достигается максимально возможный КПД котла.

На эффективность ТК влияет также качество теплоносителя отопительной системы. Неподготовленная вода часто содержит избыточное количество солей жесткости, которая оседает на внутренней поверхности теплообменника. Эта накипь имеет низкий коэффициент теплопроводности, поэтому сильно замедляет поглощение тепла теплоносителем.

Избежать снижения экономичности котла можно путем применения дистиллированной воды в качестве теплоносителя. Снизить жесткость водопроводной воды также можно длительным кипячением с последующим отстаиванием осадка в течение 2–3 суток.

Высокое содержание влаги значительно снижает КПД генератора тепла любого типа. На бесполезное испарение воды тратится значительное количество энергии. Пиролизные котлы вообще не работают на древесине с влажностью более 25 %. Преимущество в этом плане имеют ТК, работающие на пеллетах. Это топливо в процессе изготовления проходит этап сушки, а затем хранится во влагозащищенных бункерах.

экономичные твердотопливные котлы

Экономичность котлов разных видов

Эффективность традиционных ТК ограничена цикличностью процесса горения. При розжиге котла теплоотдача минимальна. После полного воспламенения всей закладки возникает максимальная тяга, препятствующая полному отбору тепла от дымовых газов. Относительно стабильная фаза начинается, когда остаются только тлеющие угли.

Все три этапа, длящиеся 3–4 часа, нужно визуально контролировать, вовремя меняя интенсивность притока воздуха вручную с помощью заслонок или дверцы зольной камеры. При таких условиях максимально возможный КПД не превышает 60 %, а чаще всего гораздо меньше. Обеспечить стабильную температуру теплоносителя отопительной системы тоже сложно. Единственный выход — постоянно находиться рядом с котлом, подкладывать мелкими порциями дрова или уголь, контролировать интенсивность пламени.

экономичные твердотопливные котлы

Получить максимально возможный КПД, равный 85 %, на твердом топливе удается только при эксплуатации полностью механизированных пеллетных котлов. Несмотря на высокую стоимость, они приобретают все большую популярность.

При соответствующих размерах бункера возможна безостановочная работа до тех пор, пока не закончится запас топлива. Автоматическое золоудаление и очистка сажи с поверхности дымохода не требуют стороннего контроля.

экономные твердотопливные котлы (главный ключ)

Пиролизные ТК имеют доступную цену, удобны в эксплуатации и эффективны — имеют КПД на уровне 70–75 %. Время полного сгорания топлива составляет 6–20 часов. Теплоотдача относительно стабильна, поскольку изменение тепловой мощности не превышает 20 % за все время горения одной закладки дров.

Этот тип ТК имеет еще ряд преимуществ:

  • возможность использования крупных неколотых дров;
  • наличие дымососа позволяет автоматизировать управление и регулировку;
  • двухступенчатое сжигание гарантирует максимально возможный КПД.

Пиролизный ТК не лишен недостатков. Дымосос во время работы создает неприятный шум, поэтому теплогенератор рекомендуется устанавливать в подсобном помещении.

экономичные твердотопливные котлы

Цены на различные виды твердотопливных котлов

твердотопливный котел

Как правильно выбрать котел

Чтобы выбрать подходящий ТК, владельцу частного домостроения необходимо заранее определить характеристики приобретаемого генератора тепла. Тогда легко будет разобраться в большом ассортименте котлов, предлагаемых современными производителями: Viessmann, Olimp, Atmos, Dakon, Opop.

По выполняемым функциям ТК разделены на два типа:

  • одноконтурные — используются только для отопления;
  • двухконтурные, к ним подключается бойлер горячего водоснабжения.

При выборе стоит определиться, какой вариант наиболее выгодный, использует ли агрегат удобный тип топлива: дрова, уголь, торф, пеллеты. Для пиролизного ТК подойдут только сухие дрова, для хранения пеллет понадобится бункер рядом с котлом, угольный или торфяной сарай должен быть расположен в месте, удобном для выгрузки из самосвала.

Важнейшая характеристика пиролизного ТК — объем загрузочной камеры. От ее размера будет зависеть, насколько часто придется наполнять котел дровами. Полезный объем камеры с верхней загрузкой больше, чем у других, укладка топлива удобнее.

ТК могут быть оснащены средствами автоматического контроля и регулирования, дымососом, топливным питателем, механизмами золоудаления и очистки сажи. Все эти устройства требуют беспрерывного энергообеспечения. Стабильную работу генератора тепла можно обеспечить аварийным источником питания. Причем не обязательно им должен быть генератор с бензиновым двигателем.

На случай внезапного отключения электроснабжающей сети подойдет автомобильный аккумулятор емкостью 300 А·ч. Этого достаточно для 12 часов беспрерывной работы механизмов суммарной мощностью 200 Вт.

Преобразовать постоянный ток в переменный с повышением напряжения с 12 до 220 В поможет инвертор. Его необходимо подключить через электронный блок, который автоматически задействует резервные мощности. Тогда отопительная система будет работать независимо от проблем с электропитанием.

экономичные твердотопливные котлы

Как рассчитать производительность отопительного агрегата

Используйте изначально упрощенную формулу: на 10 квадратных метров площади здания требуется 1,2 кВт тепловой мощности. Например, для дома площадью 200 м2 подойдет ТК с номинальной мощностью 24 кВт. Чтобы обеспечить коттедж горячей водой, итоговую цифру умножьте на 20 %. Для точного расчета применяйте методику из «Строительных норм и правил» (СНИП).

Тогда необходимо учитывать:

  • климатические условия;
  • конструктивные характеристики помещений;
  • размер отапливаемой площади;
  • количество внешних стен, их ориентацию по сторонам света — юг, восток, запад, север;
  • температуру наружного воздуха в самую холодную неделю зимы;
  • тепловое сопротивление внешних стен, зависящее от толщины и теплопроводности материала;
  • высоту потолков;
  • что находится снизу и сверху: отапливаемая или холодная комната, чердак — утепленный или нет;
  • степень утепления полов;
  • наличие подвала;
  • количество и размер окон;
  • тип оконных конструкций: дерево или металлопластик, двойное или тройное остекление;
  • наличие и размер дверей на улицу или балкон.

Расчеты надо проводить для каждой комнаты отдельно. Затем суммировать теплопотери, и тогда можно будет получить требуемую мощность теплогенерирующего агрегата.

экономные твердотопливные котлы (главный ключ)

Как сделать самому экономичный котел пиролизного типа

Интернет наполнен множеством красивых картинок пиролизных котлов, но большинство этих достижений изобразительного искусства не имеет никакого отношения к раздельному сгоранию топлива. При внимательном рассмотрении становится понятно, что внутри такого устройства пылает обычный костер, воспламеняется вся закладка топлива. Вместо пиролизного рисуют обычный ТК с добавлением камеры дожигания газообразных продуктов в верхней части топки.

Такая схема внутреннего устройства ТК повышает КПД, но не обеспечивает длительного регулируемого горения одной закладки топлива в течение 6–24 часов. Газы из топки должны выходить только вниз через продольные щели во внутренней горизонтальной перегородке.

Процессы внутри пиролизного ТК можно представить в таком виде:

  1. В камеру газификации через дверку, расположенную в верхней части корпуса, закладывают разовую порцию топлива, а затем поджигают снизу из зольной камеры.
  2. Дымосос направляет выделяющийся при горении дым в газоходы.
  3. В камере дожигания происходит подмешивание приточного воздуха для окончательного догорания газов.
  4. Топку, камеру дожигания и газоходы окружает «водяная рубашка», которая является частью теплообменника, а также сберегает стенки котла от перегрева.
  5. Теплоноситель поступает в ТК через нижний штуцер и отводится через верхний.

В котле верхние слои топливной закладки только прогреваются, но не воспламеняются. Раскаленные угли, прогорая полностью, постепенно падают в зольную камеру. Топливо под собственной тяжестью прижимается к раскаленному колоснику и воспламенятся. Таким образом поддерживается многочасовая непрерывная работа ТК.

экономные твердотопливные котлы (главный ключ)

Необходимые инструменты и материалы

Умелый хозяин способен изготовить самостоятельно пиролизный ТК мощностью до 25 кВт. Для сборки котлов с большей производительностью необходимо использовать технологию сварки толстых листов жаропрочной стали. Это можно сделать только в заводских условиях.

Для работы понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • сварочный аппарат;
  • электроды;
  • отрезной инструмент типа «болгарка»;
  • шлифовальные и отрезные диски;
  • дрель;
  • набор сверл по металлу;
  • 10 м2 листовой стали толщиной 5 мм;
  • 6 м2 оцинкованной стали толщиной 1,5 мм;
  • фурнитура для дверок — ручки, задвижки;
  • отрезки стальных труб: ∅ 32 мм, толщина стенки 3,2 мм — 0,5 м; ∅ 57 мм, толщина стенки 3,5 мм — 8 м; ∅ 159 мм — 0,7 м;
  • шамотный кирпич для футеровки топки;
  • чугунный колосник;
  • температурный датчик;
  • термоклапан;
  • источник бесперебойного питания;
  • дымосос.

Спецификация должна быть уточнена по рабочим чертежам. Для ТК мощностью 25 кВт буквенные символы имеют следующие фактические значения, выраженные в миллиметрах: a — 1039, b — 1190, c — 430, d — 618, e — 1289, f — 1101, g — 1126, h — 765, k — 880, l — 41, m — 990, n — 980, o — 137, p — 373, r — 725, s — 255, t — 145, u — 200, v — 198, w — 202.

экономичные твердотопливные котлы

Изготовление котла

Требуется подготовить заранее монтажную площадку и детали для изготовления ТК. Раскроить листовой металл лучше всего в заводских условиях на гильотине. Там же плазменным резаком можно сделать прямоугольные проемы в передней стенке котла, а в задней — круглые отверстия для дымохода и патрубков. Теперь можно приступать к изготовлению котла.

Соедините сваркой боковые и переднюю наружные стенки.

экономичные твердотопливные котлы

Последовательно установите детали «водяной рубашки» зольной камеры.

экономичные твердотопливные котлы

Приварите дно и заднюю стенку загрузочного бункера.

экономичные твердотопливные котлы

Сформируйте газоходы, приварите все детали «водяной рубашки», смонтируйте под крышкой котла регистр теплообменника. Только после этого установите внешние нижнюю, верхнюю и заднюю стенки.

экономные твердотопливные котлы (главный ключ)

Остается только выполнить заключительные работы:

  1. Приварите монтажные скобы для дымососа, петли для дверок и штуцера теплообменника.
  2. Ко дну прикрепите ножки с регулировочными болтами, с помощью которых можно будет установить котел вертикально.
  3. Удалите окалину, сварочный шлак, ржавчину.
  4. Установите дверки.
  5. Обезжирьте растворителем все поверхности.
  6. Равномерно покройте корпус жаростойкой краской.
  7. По окончании всех работ можно приступать к установке, подключению к отопительной системе и наладке ТК.

экономичные твердотопливные котлы

Видео

Мастер делится секретами изготовления пиролизного ТК собственной конструкции.

author

главный редактор

Автор публикации
Все про утепление и отопление дома и квартиры
Отзывы и комментарии
Обсуждения
Странная статья) прочитал, думаю странно как гипсокартон прикручивать к пароизоляции, увидел видео с
Смотрю на картинки прохода трубы через перекрытие и офигеваю: труба вплотную к деревянным конструкциям.
Мы в соц. сетях