Твердотопливные котлы прямого горения или традиционные котлы наиболее известный всем вид источника теплоснабжения. Несмотря на то, что на первом месте по популярности находятся газовые котлы, твердотопливные по-прежнему широко используются в системах автономного отопления, особенно в загородных домах где отсутствует газопровод.
Преимущества твердотопливных котлов перед газовыми – это полностью автономная и энергонезависимая система отопления, а также доступность и невысокая стоимость твердого топлива (в качестве топлива используют привычные уголь, дрова, торф, а также можно использовать отходы древесины – опилки, обрезки). По способу использования материалов для изготовления рабочих элементов, котлы на твердом топливе условно можно разделить на две большие группы стальные и чугунные. Чтобы понять в чем преимущества и недостатки тех или других, ответить на вопрос: “Какой котел выбрать – чугунный или стальной?”, нужно вкратце ознакомится с их устройством.
Устройство стального твердотопливного котла
Стальной твердотопливный котел состоит корпуса, который сваривается из жаропрочной или котловой листовой углеродистой стали, облицованного стальными декоративными панелями. Внутри котла расположена топка и конвективный газоход, в котором размещены элементы теплообменника. В дешевых котлах функции теплообменника выполняет сама топка котла, вокруг которой расположена водяная рубашка. Раскаленные стенки топки нагревают теплоноситель, который циркулируя, отдает тепло радиаторам.
Известные производители делают конструкцию газохода более изощренной – двух, трехходовую, в результате поток дымовых газов завихряется, тем самым повышая нагреваемую площадь на единицу сгораемого топлива и, соответственно увеличивая КПД и интервал времени между загрузками топлива (до 6 -8 часов). Такая конструкция газохода уже называется теплообменником. Выбирая стальной твердотопливный котел обращайте внимание на марку и толщину стали, из которой изготовлены элементы теплообменника. Некоторые производители идут по пути удешевления и изготавливают пластины теплообменника из обычного листового металла, который более подвержен деформациям и коррозии, а, следовательно менее долговечен. У качественных твердотопливных котлов пластины теплообменника имеют толщину, не менее 4 мм.
Корпус котла изолируется от рабочих элементов слоем высокотемпературной минеральной ваты толщиной, не менее 50 мм. Теплоизоляция препятствует потерям тепла и от нее качества напрямую зависит КПД котла. В хорошем котле во время работы обшивка совершенно не нагревается!
В нижней части топки размещена колосниковая решетка и открывающаяся решетка. Под колосниковой решеткой находится сборник золы и шлака, представляющий из себя обычный поддон. На лицевой стенке корпуса расположены загрузочная дверь и дверь розжига и очистки, на которой закреплена воздушная заслонка с осью тяги.
В верхней части корпуса, как правило установлен термометр, соединенный с датчиком температуры. На задней стенке корпуса котла размещены патрубок для подсоединения дымохода, внутри которого находится шибер и патрубки присоединения котла к системе отопления. Воздушной заслонкой и шибером, устанавливается оптимальный режим поступления воздуха, обеспечивающий более полное сгорание топлива. Существуют отдельная категория твердотопливных котлов длительного горения, оснащенных вентилятором наддува, который в разы эффективнее регулирует режим подачи воздуха, обеспечивает еще более полное сгорание топлива, и еще более увеличивает КПД котла. Время горения одной загрузки топлива в таких котлах составляет 12 – 24 и более часа.
Конструкционно, по типу сгорания топлива твердотопливные котлы бывают верхнего и нижнего горения.
Твердотопливные стальные котлы – преимущества:
- повышенная устойчивость к критическим изменениям давления внутри котла и к перепадам температуры теплоносителя на входе котла, благодаря такому свойству, как пластичность, которым обладает сталь.
- более легкая конструкция, повышенный КПД, благодаря многоходовой конструкции газохода;
- ремонтопригодность (в случае течи, возникнувшей в результате сильного перепада давления или по другим причинам, теплообменник стального котла можно восстановить путем сварки)
Твердотопливные стальные котлы – недостатки:
- сталь восприимчива к коррозии, что сокращает срок эксплуатации.
- при использовании в конструкции стали из обычных черных металлов, элементы теплообменника быстро выгорают.
- нельзя повысить мощность (в чугунных секционных котлах есть возможность увеличить мощность, добавив дополнительные секции).
Устройство чугунного твердотопливного котла
Производство чугунных котлов выполняют, используя дорогостоящее специальное оборудование, а процесс сборки весьма трудоемкий. Чугунный котел состоит из секционного корпуса, обшитого облицовочными панелями, теплоизоляции, патрубка дымохода и патрубков присоединения системы отопления, дверок для загрузки топлива и для очистки топки, лотка зольника, и, если предусматривает конструкция, вентилятора наддува.
Корпус чугунного котла состоит из секций, изготовленных путем литья из высокопрочного сплава, состоящего из железа и углерода. Секции соединяются друг с другом при помощи резьбовых соединений и герметизируются высокотемпературными герметиками. Таким образом, существует возможность замены секций в случае повреждения и выхода из строя.
Мощность чугунного котла определяется количеством секций– чем их больше тем выше мощность. Повышенная стойкость чугуна к качеству теплоносителя и высоким температурам, позволяет использовать практически любой тип твердого топлива, включая кокс, уголь, древесину и гранулы.
Чугунные твердотопливные котлы – преимущества:
- коррозионная стойкость и долговечность, срок эксплуатации достигает 25 – 50 лет, благодаря очень длительному сроку службы чугуна;
- не восприимчивость к накипеобразованию внутренних поверхностей теплообменника, что положительно влияют на КПД. Накипь легко удаляется водой.
- более компактные габариты по сравнению со стальными котлами, так как поверхность чугунного теплообменника лучше поглощает и удерживает тепло.
- ремонтопригодность (возможность замены чугунных секций котла);
- существует возможность наращивания мощности, добавляя дополнительные секции.
Чугунные твердотопливные котлы – недостатки:
- хрупкость чугуна обуславливает низкую устойчивостью к резким перепадам температур теплоносителя, что может стать причиной образования трещин в теплообменнике (загрузка холодных дров с улицы, заливка котла холодной водой и тп,)
- из-за хрупкости чугуна котел чувствителен к толчкам и ударам (неудобства при транспортировке);
- более низкий КПД (чем у стальных котлов), обусловленный конструктивными ограничениями теплообменника (технологии производства не позволяют из чугуна сделать многоходовой теплообменник).
В заключении можно подвести короткий итог:
- стальные твердотопливные котлы более эффективны (более высокий КПД, более длительное время сгорания одой загрузки топлива), но ввиду низкой износостойкости и подверженности стали коррозионным процессам, имеют средний срок эксплуатации 10 -15 лет;
- чугунные твердотопливные котлы менее эффективны (больше теплопотерь, меньше КПД), но зато неприхотливы к топливу, ввиду того, что чугун практически не подвержен коррозии имеют длительный срок эксплуатации – 25 – 50 лет.
- Отопление частного дома
- Конденсационные котлы
- Пиролизные котлы – устройство и принцип работы
