Отопительные котлы длительного горения на твердом топливе: отличительные черты, особенности, преимущества

Привычные отопительные приборы, функционирующие на твёрдом топливе, обладают множеством недостатков и кажутся несовременными. Автоматизация большинства процессов, необходимых для поддержания работы котла, привела к созданию нового, усовершенствованного вида приборов – котлов длительного горения.

Принцип устройства и конструкционные особенности

Суть процесса работы твердотопливного котла проста и понятна: тепло производится за счёт сгорания древесины или иных материалов. Далее выработанная энергия передаётся теплообменнику (корпусу), нагревающему теплоноситель — воду. После прогорания зола удаляется, требуется загрузка нового топлива.

Инновационный метод верхнего горения позволил улучшить характеристики и эффективность котлов отопления, поскольку при тлении топлива сверху вниз (а не сгорании снизу вверх) показатель времени работы от одной закладки существенно улучшается. Вместо обновления каждые пару часов достаточно закладывать дрова или уголь раз в 10 часов, а то и в несколько суток (в зависимости от типа устройства и вида горючего материала). Существуют и твердотопливные котлы длительного горения, не требующие участия человека в процессе обновления топлива.

Конструкция котла отопления имеет ряд особенностей:

• летучие продукты сгорания удаляются из зоны топлива в верхнюю часть устройства, где происходит их дожигание – в трубу дымохода токсичные вещества не попадают;
• распределитель воздуха перемещается по мере расходования топлива и находится по центру цилиндрической топки;
• подающая и выводящая воздух трубы обеспечивают циркуляцию снизу вверх;
• контроль температурного режима теплоносителя производится автоматически за счёт наличия теплового регулятора тяги, который соответственно изменяет скорость удаления газа из топки;
• твердотопливный котел длительного горения, произведённый по технологии Stropuva, имеет два коаксиальных цилиндра с теплоносителем между ними, что отличает его от одноцилиндровых моделей типа Bullerjan и др.

Естественно, что для установки таких котлов обязательно наличие дымохода в отапливаемом помещении и места для складирования твёрдого горючего.

Типы котлов долгого горения

Выделяют две группы котлов, отличающихся по способу нагревания теплоносителя: классические и пиролизные. Принцип работы устройств второго типа основан на пиролизе, или термическом распаде газа, выделяющегося при сгорании топлива: газ попадает из топки в горелку, где реагирует с кислородом. В ходе этого выделяется тепло, идущее на обогрев воды. Однако максимальное время работы таких котлов – не более десяти часов без обновления топлива.

Классические котлы отопления работают гораздо дольше и классифицируются по виду твёрдого топлива:

• дровяные, при этом рекомендуется обеспечить небольшой размер дров и максимально их высушить;
• пеллетные, работающие также на брикетах;
• угольные, требующие усиленной вентиляции помещения;
• комбинированные, с возможностью использования жидкого и газообразного топлива;
• универсальные (работающие на любом твёрдом горючем материале).

Модели котлов различаются и по типу загрузки топлива. Котлы, требующие участия человека для закладки топлива, широко представлены на рынке и демонстрируют высокую эффективность и длительность работы: так, универсальный котел отопления на угле может работать неделю без пополнения горючего.

Автоматические котлы работают на пеллетах, или биогранулах. Это спрессованные в небольшие (диаметром до сантиметра) гранулы отходы производства по обработке дерева: стружки, щепа, опилки, продающиеся мешками по 20, 40 и более кг. В этих моделях котлов процесс работы практически полностью автоматизирован:

• пеллеты загружаются в хранилище и подаются в топку по мере расходования;
• автоматическое очищение от скапливающейся золы;
• регулирование температуры путем принудительного наддува.

Материалы для изготовления котлов

Твердотопливные котлы длительного горения в основном изготавливаются из следующих материалов:

• сталь, особенно легированная, подходит для использования угля в качестве топлива. Хорошо выдерживает воздействие температур и их перепады, но подвержена коррозии. Стальные котлы также более компактны и весят на 15% меньше, чем чугунные. Характеризуются чуть более высоким КПД. Главный недостаток – недолговечность (срок эксплуатации около 6 лет).
• чугун выгоден своим долгим сроком службы – около 20 лет. Однако такой теплообменник легко разрушается из-за механического воздействия и резкого изменения температурных условий. Остывают чугунные котлы отопления медленнее, но эффективность их чуть ниже.

Котлы из стали отличаются своей безопасностью, поскольку оснащены дополнительной защитой для человека от ожогов и прочих травм. В то же время, изделия из чугуна намного более доступны.

Также корпус теплообменника может быть изолирован стекло- или минеральной ватой с целью минимизировать рассеивание тепловой энергии.

Технические характеристики

Котлы на твёрдом топливе обладают полезной мощностью от 15 до, в среднем, 100 кВт, хотя существуют модельные ряды с мощностями до 500-600 кВт (Grandeg, FACI).  1 кВт достаточно для обогрева помещения в 10 м², поэтому котлы длительного горения применяются как в частных домах, так и в производственных больших помещениях. Следует обращать внимание на полезный объём отделения для загрузки топлива: чем он меньше, тем чаще придётся обновлять горючее.

В основном все котлы характеризуются КПД, равным 80-90%. Максимальная температура теплоносителя в выходной трубе составляет от 80 до 95°С (минимум 30-50°С), на входе — 5°С. Уровень шума устройств достигает 80 дБ. Большинство котлов также являются энергонезависимыми: они не требуют подключения к электросети.

По своим габаритам чугунные котлы значительно больше, чем стальные: их вес зачастую больше 300-400 кг. Размеры варьируются в зависимости от мощности котла отопления, но в любом случае они составляют примерно метр в высоту и глубину и полметра в ширину. Это, разумеется, исключает какие-либо возможности монтажа устройства, кроме напольного.

Преимущества и недостатки

В первую очередь, твердотопливный котел длительного горения – это высокоэффективное и экономичное устройство: дрова или уголь значительно дешевле газа. Топливо используется практически на 100%, при этом не происходит выброса вредных примесей в атмосферу. Такой котел остаётся единственным выходом в случае отдалённости от газовой магистрали.

Несмотря на автоматизацию поджига, регуляцию температуры и прочие улучшения в конструкции, устройство котлов по-прежнему остаётся простым и гарантирует стабильную работу в ходе отапливания без постоянного контроля.

Автоматические котлы, функционирующие на твёрдом топливе, экологичны и обеспечивают бесперебойный обогрев помещения. Длительность работы зависит от объема бункера для хранения гранулированного топлива. Их использование также отличается удобством и простотой: они не требуют таких физических усилий, как котлы с ручной загрузкой горючего.

Котлы длительного горения, в целом, неустойчивы к изменениям внутренней температуры теплообменника: неверный режим работы уменьшает их долговечность. Кроме того, относительно альтернативных вариантов отапливания помещений их цена довольно велика.