Твердотопливный котел: преимущества и недостатки. Дымит котел на твердом топливе
Твердотопливный котел: преимущества и недостатки
Предисловие. Современные твердотопливные котлы для частных домов и производственных помещений позволяют получить недорогую тепловую энергию. Принцип его работы прост: при сгорании топлива нагревается вода в котле, посредством отопительной системы (труб и радиаторов) теплоноситель отдает накопленное тепло помещению. Как и у всех приборов, у твердотопливных котлов есть свои недостатки и преимущества. Рассмотрим подробнее устройство котлов на твердом топливе, плюсы и минусы данного отопительного оборудования.
Твердотопливный котел: плюсы и минусы
Суть работы любого котла на твердом топливе в том, что горение происходит при ограниченной подаче воздуха. Из-за недостатка кислорода и под воздействием высокой температуры древесина разлагается на древесный уголь и пиролизный газ. Пиролизные котлы топят только сухой древесиной, чтобы обеспечить длительную эксплуатацию и максимальное КПД.
Котел на твердом топливе необходимо загружать каждые 3-4 часа, используя пиролизный котел на твердом топливе, подкладывать топливо можно через 6-8 часов. Но есть и установки с автоматической подачей паллетов в топку из бункера, владельцу лишь необходимо контролировать и периодически пополнять бункер паллетами из древесины для топки.
Плюсы и минусы твердотопливных котлов
Процесс пиролиза древесины происходит при температуре не менее 200 градусов. Процесс происходит с выделением дополнительного тепла, т.к. при высокой температуре пиролизный газ смешивается с кислородом из воздуха и начинается горение пиролиза, что значительно увеличивает КПД твердотопливных котлов, в отличии от обычных котлов и печей на твердом топливе.
Преимущества твердотопливных котлов
Часто покупатель узнает от производителей и продавцов исключительно о плюсах твердотопливных котлов и их действительно немало: независимость от электросети, минимальная опасность пожара, высокая экологичность, распространенность и доступность топлива. Возможность регулировать мощность горения и длительность работы оборудования с помощью загрузки различного количества топлива.
1. Топливо в котле сгорает до 99% – это не только минимум отходов в виде золы и сажи, но и экологичность.
2. Ввиду того, что дрова сгорают в топливе практически полностью, то чистка топки от золы потребуется реже.
3. Высокая безопасность при правильном монтаже, отсутствует энергопотребление и опасность взрыва.
4. Недорогое, а иногда практически бесплатное топливо (отходы пилорам) для твердотопливных котлов.
Недостатки твердотопливных котлов
Многие владельцы частных домов не готовы приобрести твердотопливные котлы из-за существующих неудобств при использовании оборудования. Перед приобретением оборудования необходимо узнать и все минусы твердотопливных котлов, с которыми вы столкнетесь при использовании. Поэтому расскажем и о недостатках твердотопливных котлов для отопления дома.
1. Котел необходимо загружать топливом: даже дорогой котел требует от 2 до 5 загрузок дров в сутки.
2. При загрузке дров в топку в помещение котельной будет попадать небольшое количество дыма.
3. Котлы нуждаются в поддержании высокой температуры, иначе горение будет идти с выделением смолы.
4. Правильный монтаж предусматривает утепленный дымоход с хорошей тягой, иначе топливо будет плохо гореть.
5. Котлы нуждаются в периодической чистке топки и выносе золы, очистки от дегтя и смол дымохода.
Перспективы использования твердотопливных котлов
Плюсы твердотопливных котлов в том, что в отличие от традиционных печей они экологичны. Газы из котла – это смесь пара и углекислого газа, количество вредных примесей здесь в три раза меньше, чем у котлов на дровах. Котлы покупают на из-за их эффективности, поэтому пиролизное оборудования стоит намного дороже, чем традиционные твердотопливные котлы отопления.
Отопление загородных домов дровами популярно в отдаленных местах без централизованного газового трубопровода. КПД котлов на твердом топливе большое, однако, их не используют в современных домах, либо они являются запасным источником тепла на случай отключения газа. Многие желают иметь систему отопления в загородном доме, которой следует уделять минимум внимания.
Твердотопливный котел своими руками - руководство по изготовлению
Отсутствие централизованного газоснабжения осложняет жизнь домовладельца: зимой греться придется дровами или углем, которые постоянно нужно подкладывать.
Но есть у этой ситуации и положительная сторона: теплогенератор имеет простейшую конструкцию, поэтому его легко можно сделать самостоятельно.
При этом пользователь не только экономит значительную сумму, но и получает агрегат, максимально соответствующий его потребностям. Как делается твердотопливный котел своими руками, и какие идеи можно позаимствовать у заводских моделей?
Принцип работы
В общих чертах принцип действия котла на твердом топливе выглядит так:
- В специальную камеру, именуемую топкой, помещаются дрова, уголь и тому подобное топливо.
- Загруженное топливо поджигается. Процесс его сжигания в разных котлах может иметь некоторые особенности, но суть всегда остается неизменной: происходит реакция окисления органических молекул с выделением большого количества тепла. Скорость горения, а соответственно и мощность теплообразования, будет зависеть от количества поступающего в топку воздуха. Его можно регулировать при помощи подвижной заслонки, установленной на воздухозаборнике (поддувале).
- Образующееся при сгорании топлива тепло, как и тепло отходящих дымовых газов, нагревает содержимое специального резервуара – теплообменника. Через входной и выходной патрубки теплообменник подсоединяется к отопительному контуру и становится, таким образом, его частью. Нагретая в теплообменнике среда за счет конвекции или работы насоса поступает в отопительный контур, распределяя по нему тепловую энергию.
Котел длительного горения — принцип работы
Образующийся при сгорании топлива дым за счет конвекции удаляется через вертикальную трубу – дымоход.
Котел твердотопливный длительного горения своими руками — чертежи, схема, варианты конструкции
Существует множество разновидностей таких теплогенераторов. Мы остановимся на нескольких основных видах:
Классический котел прямого горения
Конструкцию этого котла можно назвать бесхитростной. Устроен он так же, как и традиционная русская печь.Топка – это просто камера, а топливо поджигается и сгорает обычным способом, как, например, в костре.
Классический котел прост в изготовлении, но у него есть существенный недостаток: топливо сгорает слишком быстро – через каждые 4 часа приходится подкладывать новую порцию. Улучшить ситуацию можно несколькими способами:
Ограничить с помощью заслонки поступление воздуха, так чтобы топливо не горело, а медленно тлело
Этот вариант крайне нерационален:
- Окисление топлива становится неполным, вследствие чего дым содержит большое количество сажи, угарного газа (относится к вредным выбросам) и различных ядовитых веществ.
- Из-за низкой температуры выхлопа образуется большое количество конденсата, насыщенного вышеупомянутыми токсинами.
- КПД котла значительно понижается.
Оборудовать систему отопления тепловым аккумулятором
Это объемистый резервуар, в котором хранится запас перегретого теплоносителя. Дрова в котле будут сгорать быстро, но произведенное при этом тепло не вылетит в трубу, а останется в теплоаккумуляторе, так же как оно остается в кирпичных стенках русской печи. Следовательно, топить котел нужно будет реже.
Оборудовать котел системой автоматики с принудительной подачей воздуха
Идея в следующем:
- после выработки достаточного количества тепла (отслеживается по температуре теплоносителя) автоматика полностью перекрывает заслонку;
- пламя гаснет и котел, можно сказать, выключается;
- при охлаждении теплоносителя автоматика открывает заслонку и запускает вентилятор, который раздувает огонь в топке.
Котел с наддувом
Блок автоматики с вентилятором можно приобрести в магазине. Единственный недостаток такого решения – зависимость от электроснабжения.
Котел с верхним горением
В таком отопителе топливо укладывается в виде колонны и поджигается сверху. В направлении сверху вниз пламя движется гораздо менее охотно, чем снизу вверх, поэтому закладка горит дольше. К тому же для предотвращения быстрого распространения огня воздух подается точно в зону горения.
Теплогенератор с верхним горением достаточно сложен в устройстве, но существует его упрощенная разновидность, доступная для самостоятельного изготовления. Это так называемая печь «Бубафоня», конструкция которой была разработана Афанасием Бубякиным.
Проблема в том, что при наличии водяной рубашки характеристики этого агрегата сильно падают (низкий КПД, печь сильно коптит), поэтому использовать его в качестве котла нерационально.
Газогенераторный (пиролизный) котел
Подвергнутые воздействию высокой температуры молекулы органического топлива (биополимеры) частично распадаются на различные газообразные вещества (древесный газ), многие из которых могут гореть. Такой распад называют пиролизом. При обычном горении эта смесь газов большей частью выбрасывается в дымоход. В газогенераторном котле она отводится в отдельную камеру (камера дожигания), где и сгорает.
Такой котел имеет ряд достоинств (высокий КПД, длительная работа на одной закладке и пр.), но он сложен в изготовлении, требует применения специальных катализаторов и нуждается в принудительной подаче воздуха.
Схема газогенераторного котла
Можно изготовить упрощенный вариант по типу печей «Профессор Бутаков», «Breneran» и «Bullerjan», у которых в верхней части топки имеется подобие камеры дожигания.
Но такие агрегаты, во-первых, рассчитаны на эксплуатацию в режиме тления, о недостатках которого мы говорили выше, а во-вторых, как и «Бубафоня», сильно теряют в характеристиках при отборе теплоты водой, то есть при использовании в качестве котла.
Итак, наиболее подходящим для самостоятельного изготовления является классический котел, который при наличии в доме электроснабжения можно оборудовать автоматикой с наддувным вентилятором.
Принцип работы термостата для котла отопления разберем тут.
Думаете, что дровяное отопление уже изжило себя? Котлы длительного горения для дома на дровах — экономичное и эффективное решение при отсутствии коммуникаций. Здесь http://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/dlitelnogo-goreniya-na-drovax-dlya-doma.html рассмотрим виды котлов и особенности эксплуатации.
Схема котла
Самодельный отопитель будет иметь такую конструкцию:
- Топка – «коробка» глубиной 460 мм, шириной 360 мм и высотой 750 мм с общим объемом 112 л. Объем топливной загрузки для такой камеры сгорания составляет 83 л (весь объем топки заполнять нельзя), Что позволит котлу развивать мощность до 22 – 24 кВт.
- Днище топки – решетка из уголка, на которую будут укладываться дрова (через нее в камеру будет поступать воздух).
- Под решеткой должен быть отсек высотой 150 мм для сбора золы.
- Теплообменник объемом 50 л большей частью расположен над топкой, но нижняя его часть охватывает ее с 3-х сторон в виде водяной рубашки толщиной 20 мм.
- Подсоединенная к верхней части топки вертикальная дымоотводящая труба и горизонтальные жаровые трубы располагаются внутри теплообменника.
- Топка и зольник закрыты герметичными дверцами, а забор воздуха осуществляется через трубу, в которой установлен вентилятор и гравитационная заслонка. Как только вентилятор выключается, заслонка под собственным весом опускается и полностью перекрывает воздухозаборник. Как только термодатчик зафиксирует снижение температуры теплоносителя до заданного пользователем уровня, контроллер включит вентилятор, поток воздуха откроет заслонку и в топке разгорится огонь. Периодическое «отключение»котла в сочетании с увеличенным объемом топки позволяет продлить работу на одной загрузке топлива до 10 – 12 часов на дровах и до 24-х часов на угле. Хорошо зарекомендовала себя автоматика польской компании KG Elektronik: контроллер с термодатчиком – модель SP-05, вентилятор – модель DP-02.
Чертеж котла на твердом топливе
Топка и теплообменник окутываются базальтовой ватой (теплоизоляция) и помещаются в корпус.
Процесс изготовления
Первым делом надо подготовить все необходимые заготовки:
- Стальные листы толщиной 4 – 5 мм для изготовления топки. Наилучшим образом подходит легированная сталь жаропрочных марок 12Х1МФ или 12ХМ (с добавками хрома и молибдена), но варить ее нужно в среде аргона, поэтому понадобятся услуги профессионального сварщика. Если же вы решите сделать топку из конструкционной стали (без легирующих добавок), то следует применять низкоуглеродистые марки, например, Сталь 20, так как высокоуглеродистые от воздействия высокой температуры могут утратить пластичность (происходит их закалка).
- Тонколистовая сталь толщиной 0,3 – 0,5 мм, окрашенная полимерным составом (декоративная обшивка).
- 4-миллиметровые листы конструкционной стали для корпуса.
- Уголок 50х4 мм, из которого будет набираться колосниковая решетка.
- Труба Ду50 (жаровые трубы внутри теплообменника и патрубки для подключения отопительной системы).
- Труба Ду150 (патрубок для присоединения дымохода).
- Труба прямоугольная 60х40 (воздухозаборник).
- Стальная полоса 20х3 мм.
- Базальтовая вата толщиной 20 мм (плотность – 100 кг/куб. м).
- Асбестовый шнур для герметизации проемов.
- Ручки для дверок заводского изготовления.
Сварку деталей следует выполнять электродами МР-3С или АНО-21.
Теплообменник для твердотопливного котла своими руками
Сначала из двух боковых, одной задней и одной верхней стенок собирается топка. Швы между стенками выполняются с полным проваром (они должны быть герметичными). Снизу к топке с 3-х сторон горизонтально приваривается стальная полоса 20х3 мм, которая будет служить днищем водяной рубашки.
Далее к боковым и задней стенкам топки нужно торцами приварить в произвольном порядке короткие отрезки трубы небольшого диаметра – так называемые клипсы, которые обеспечат жесткость конструкции теплообменника.
Теперь к полосе-днищу можно приварить наружные стенки теплообменника с предварительно выполненными отверстиями под клипсы. Длина клипс должна быть такой, чтобы они слегка выступали за наружные стенки, к котором их нужно приварить герметичным швом.
Самодельный котел из листового металла
В передней и задней стенках теплообменника над топкой вырезаются соосные отверстия, в которые ввариваются жаровые трубы.
Остается приварить к теплообменнику патрубки для соединения с контуром отопительной системы.
Сборка котла
Агрегат нужно собирать в следующей последовательности:
- Сначала изготавливают корпус, прихватив короткими швами к его днищу боковые стенки и обрамления проемов. Нижним обрамлением проема зольника служит само днище корпуса.
- Изнутри к корпусу приваривают уголки, на которых будет укладываться решетчатый поддон топки (колосниковая решетка).
- Теперь нужно приварить саму решетку. Уголки, из которых она состоит, нужно приварить наружным углом вниз, так чтобы поступающий снизу воздух равномерно распределялся двумя наклонными поверхностями каждого уголка.
- Далее к уголкам, на которых уложена колосниковая решетка, приваривают топку с теплообменником.
- Дверцы топки и зольника вырезаются из стального листа. Изнутри они обрамляются стальной полосой, уложенной в два ряда, между которыми нужно уложить асбестовый шнур.
Далее приваривают дымоотводящий патрубок и воздуховод с фланцем для установки вентилятора. Воздуховод заводится внутрь котла через отверстие посредине задней стенки чуть ниже колосниковой решетки.
Теперь надо приварить к корпусу котла ответные части петель дверок и несколько кронштейнов шириной 20 мм, к которым будет крепиться обшивка.
Теплообменник нужно обложить с трех сторон и сверху базальтовой ватой, которая стягивается шнуром.
Поскольку утеплитель будет контактировать с горячими поверхностями, он не должен содержать фенол-формальдегидного связующего и других веществ, испускающих при нагреве токсичные летучие вещества.
При помощи шурупов к кронштейнам прикручивается обшивка.
Сверху на теплогенератор устанавливается контроллер автоматики, а к фланцу воздуховода прикручивается вентилятор.Температурный сенсор нужно поместить под базальтовую вату, так чтобы он контактировал с задней стенкой теплообменника.
При желании котел можно оборудовать вторым контуром, позволяющим эксплуатировать его в качестве водонагревателя.
Контур имеет вид медной трубки диаметром около 12 мм и длиной 10 м, намотанной внутри теплообменника на жаровые трубы и выведенной наружу через заднюю стенку.
Видео на тему
microklimat.pro
Дымоход для твердотопливного котла своими руками (фото)
В зимнее время года каждый домовладелец должен задуматься о необходимости обогреть свое жилье. Если для этих целей у вас установлен твердотопливный котел, то к дымоходу для него выдвигаются особые требования, которые и будут описаны в статье.
Дымоход — это довольно важная часть системы отопления, необходимо чтобы выводились не только дымовые газы из котла, но также и пепел, сажа и копоть.
Дымоход для твердотопливного котла обеспечивает отвод дымовых газов из котла, которые образуются в результате сгорания угольного или другого твердого топлива.
Вместе с дымовыми газами из котла необходимо отводить копоть, пепел, сажу и дым. Если дымоход устроен неправильно, то эти продукты горения могут оседать на его внутренней поверхности. В дальнейшем это может привести к тому, что дымовые газы не будут выводиться в полном объеме. Если это произойдет, то скопление газов может нанести вред здоровью и даже угрожать жизни жильцов дома.
Основной критерий, определяющий качество работы дымохода, — это тяга. Если тяга хорошая, то дымоход работает хорошо, то есть газы выводятся полностью. Тягу оценивают исходя из того, с какой скоростью дымовые газы продвигаются по трубе. Дымоходы для твердотопливных котлов должны быть термо- и огнестойкими, их монтаж должен проводиться в соответствии с требованиями пожарной безопасности. Разные котлы имеют разное значение оптимального размера сечения дымохода. Определить оптимальный размер вам поможет технический паспорт оборудования.Оптимальная тяга дымохода
Дымоход для твердотопливного котла должен обладать хорошей тягой, в противном случае он будет часто забиваться и нужно будет его постоянно прочищать.
Тяга — это характеристика дымохода, значение которой отражает скорость движения газов в трубе. Тяга возникает вследствие разности температур, так как воздух, обладающий более высокой температурой, поднимается вверх. Вторым фактором, который обеспечивает тягу, является разница между давлением в помещении и на улице, то есть атмосферным. Кроме того, тяга зависит от конструкции дымохода (высоты, поворотов, углов).
В большинстве своем факторы, определяющие тягу, являются нестабильными: наличие или отсутствие ветра, температура в помещении и вне его и т. д. Чем больше разница между температурой в помещении и на улице, тем лучше тяга. Это связано с тем, что плотность воздуха зависит от его температуры: у теплого воздуха она меньше. Вследствие этого, столб воздуха более высокой температуры имеет более низкое давление. То есть давление воздуха в той части трубы, которая находится на улице, будет отличаться от давления воздуха в трубе в доме. В результате теплый воздух вытесняется холодным вверх, то есть теплый выходит в отверстие вверху трубы, а внутрь попадает холодный воздух. Таким образом возникает естественная вентиляция.
Дым обладает непостоянными свойствами, что нужно обязательно учитывать. Сгорание топлива в твердотопливном котле происходит неравномерно, то есть и температура дымовых газов неравномерна. Диапазон, в котором она колеблется, достаточно широк: 70-300 градусов для котлов, работающих на дровах, и 400-600 градусов для котлов на угле. Максимальных значений температура достигает во время розжига котла, а в стандартном режиме работы температура снижается. Эти факторы также влияют на тягу.
Важную роль в обеспечении хорошей тяги играет длина дымохода, а также сечение дымохода и гладкость его стенок.
Оптимальный вариант дымохода должен содержать как можно меньше различных поворотов.
Оптимальная конструкция дымохода должна содержать как можно меньше поворотов, горизонтальных участков и заужений — это поможет улучшить тягу. Это обусловлено тем, что маршрут подъема газов из котла, работающего на твердом топливе, спиралеобразный, на каждом повороте или изгибе траектория движения газов меняется, а скорость уменьшается. Кроме того, газы перемешиваются. Это также приводит к ухудшению тяги. То есть лучшая тяга будет в круглом дымоходе с гладкими стенами и поперечным сечением, так как он содержит минимум препятствий для движения дыма и газов. Если возможности устроить круглый дымоход нет, то можно выполнить его овальной, квадратной или прямоугольной формы. Однако следует учесть, что в углах прямоугольного или квадратного дымохода будет скапливаться сажа, а тяга в них будет хуже.
Измеряют тягу таким прибором, как анемометр, которые бывают двух видов: аналоговые и цифровые. Эти приборы в быту практически не встречаются, применяется они преимущественно специальными службами. В быту часто используют метод с поднесенным к дымоходу листом бумаги. Но такой способ может помочь только определить наличие или отсутствие тяги.
Существует несколько факторов, определяющих качество тяги во время эксплуатации котла на твердом топливе:
- Гудение или шум в дымоходе свидетельствует об избыточной тяге, которую нужно отрегулировать при помощи шибера.
- Если в помещении собирается дым, то это свидетельствует о недостаточной тяге, в таком случае шибер нужно открыть, это обеспечит доступ воздуха в помещение.
Если во время работы твердотопливного котла тяга слабая, клубится дым, а пламя становится красным, манипуляции с шибером не помогают, то обратите внимание на следующее:
- Сечение дымохода должно быть достаточным относительно сечения выхода из котла.
- Проверить при помощи анемометра еще до запуска твердотопливного котла, достаточная ли высота.
- В помещении необходим приток свежего воздуха, препятствовать ему может загрязнение решетки.
- Наличие сажи — не обязательно тревожный признак, но обратить на него внимание стоит. Перед началом отопительного сезона рекомендуется проверить ревизионные отверстия.
Материалы для дымоходаДымоход для твердотопливного котла должен выдерживать до 600°C, поэтому необходимо обеспечить его термостойкость. Материалы для выполнения дымохода могут быть различными: это стекло, сталь, керамика, кирпич. Каждый из этих материалов имеет различные характеристики и свойства.
Кирпичный дымоходДля дымоходов используют огнеупорный кирпич, который способен выдерживать высокие температуры без потери прочности. Устройство дымохода из этого материала нежелательно для котлов, работающих на твердом топливе.
Кирпичный дымоход необходимо класть из огнеупорного кирпича, только в этом случае он прослужить долгие годы.
Стенки дымохода из огнеупорного кирпича долго нагреваются, из-за этого на них скапливается конденсат. Когда через трубу проходят продукты горения из твердотопливного котла, они соединяются с конденсатом, скопившимся на ее стенках. В результате образуются некоторые кислоты, например, серная, азотная и соляная. В случае смешивания двух последних может образоваться так называемая «царская водка». Это приводит к быстрому разрушению внутренней поверхности дымохода, которое, в свою очередь, может повлечь скопление дымовых газов в помещении, а это крайне негативно влияет на здоровье жильцов. Кирпичный дымоход — не лучшее решение.
Металлический дымоходМеталлические дымоходы выполняют из черной или нержавеющей стали. Черная сталь не устойчива к воздействию соединений конденсата и сажи, поэтому использование этого материала нежелательно. Такая труба очень быстро будет подвержена разрушающему воздействию и станет пожароопасной. Трубы из нержавеющей стали устойчивы к конденсату и кислотам, кроме того, они выдерживают высокие температуры. Этот материал наиболее доступен, поэтому его использование имеет множество преимуществ.
Керамический дымоходУстройство дымохода для твердотопливного котла из керамических материалов — наиболее оптимальное решение на сегодняшний день. Керамика обладает отличной огнеупорностью, они выдерживает температуру до 1200 градусов. Керамическому дымоходу не грозит вредное воздействие конденсата и окружающей среды. Через специальное сливное отверстие конденсат отводится или в канализацию, или в отведенную для этого емкость. Керамические дымоходы, работающие на твердом топливе, способны выдержать даже температуру от возгорания сажи, которая составляет 1100-1200 градусов.
Стеклянный дымоходСтекло для дымохода для твердотопливного котла применяется редко. Стекло — наиболее дорогой материал из всех возможных. Оно не подвержено коррозии и обладает низкой тепловой инертностью.
Из какого бы материала ни был выполнен дымоход для вашего твердотопливного котла, в любом случае он должен соответствовать правилам пожарной безопасности. Эти требования регламентируют способ подключения дымохода, правила сборки его элементов, его крепление и прочее. Обязательно ознакомьтесь со всеми этими тонкостями, иначе эксплуатация котла, работающего на твердом топливе, будет угрожать вашей безопасности.
1poteply.ru
