№1. Коротко о принципах работы

Казалось бы, что сложного в твердотопливном котле? Закинул дрова или уголь в топку, они сгорели, нагрели воду, и дом наполнился теплом. В целом, все так и есть, но принцип работы устройства несколько сложнее. В конструкции современного твердотопливного котла можно выделить такие основные элементы:

• топка;
• система циркуляции теплоносителя;
• система удаления дыма;
• система безопасности;
• система аккумуляции тепла.

В топку подается топливо и сжигается для получения теплоты. Это в классическом варианте. Есть пиролизные котлы, в которых твердое топливо (дрова) тлеет, выделяя газ, который потом сгорает, обеспечивая выделение тепла. КПД при этом несколько возрастает, но с особенностями работы классических и пиролизных котлов разберемся позже.

Топка представляет собой большую емкость с двойными стенками, между которыми находится теплоноситель. Это в большинстве случае вода, реже используется незамерзающая жидкость или смесь воды и антифриза. Теплоноситель получает тепло от сгоревшего топлива, циркулирует по трубам и радиаторам, нагревая воздух в доме. Остывая, вода вновь возвращается в котел и все повторяется. Часто для улучшения циркуляции используют специальные насосы.

При сжигании топлива образуется не только теплота, но и газы, которые необходимо выводить. Для этого предназначена система удаления дыма. Дымоход отводит газы от котла на улицу, иногда для повышения эффективности этого процесса используется система принудительной вентиляции.

Самая большая опасность, которая может случиться при работе твердотопливного котла, — это перегрев теплоносителя. Вода уже может быть достаточно нагрета, а котел будет продолжать вырабатывать тепло. Если вода закипит, отопительная система может не выдержать, особенно если в доме установлены достаточно чувствительные к высоким температурам металлопластиковые трубы. Остановить сгорание дров или угля практически невозможно – остается только уменьшать интенсивность, а чтобы в систему не попал перегретый теплоноситель, используют охлаждающий теплообменник. В него поступает холодная вода из водопровода, но на случай отключения воды лучше всегда иметь достаточный ее запас.

Охлаждающий теплообменник может быть встроен в котел или находиться между котлом и остальной системой отопления. Встроить его можно только в конструкцию стального котла. Работает он одним из двух возможных способов:

Сливать нагретую воду в канализацию – не очень умно и экономно, поэтому конструкцию твердотопливного котла лучше дополнить баком-аккумулятором. Это буфер между котлом и остальной системой отопления, благодаря которому реализовывается ряд важных функций:

• накопление теплой воды для дальнейшего ее использования, а это экономия топлива, комфорт, стабильность в поддержании температуры и снижение количества походов к топке для подбрасывания топлива;
• защита от аварий. В баке перегретая вода смешивается с теплой;
• возможность использовать котлы разного типа. Бак-аккумулятор будет общим для твердотопливного и, например, газового или электрического котла, позволит просто организовать единую систему теплообеспечения дома и подстраховать себя несколькими источниками тепла.

Теплоаккумуояторы изготавливаются из чугуна или стали, получают мощную теплоизоляцию. Объем буфера, в первую очередь, зависит от мощности котла: на каждый 1 кВт необходимо предусмотреть 25 л объема бака. Качество этого элемента отопительной системы должно быть высочайшим, поэтому доверять лучше продукции известных производителей. В интернет-магазине https://www.duim24.ru/ представлены теплоаккумуляторы только от проверенных компаний, ассортимент включает баки разного объема и материала изготовления.

№2. Виды твердотопливных котлов по принципу работы

При схожей общей схеме устройства разные виды твердотопливных котлов имеют некоторые нюансы в конструкции. Весь существующий ассортимент можно поделить на такие виды:

• классические, или традиционные котлы;
• пиролизные, или газогенерирующие котлы;
• котлы длительного горения;
• пеллетные котлы.

Классические твердотопливные котлы

Такие котлы во много напоминают обычные печи. Тепло тут получается в результате пламенного горения топлива. В качестве последнего используют, как правило, дрова или уголь. Топливо подается через одну дверцу, а через другую – котел очищается от золы и прочих продуктов неполного горения. Традиционные котлы могут иметь как чугунный, так и стальной теплообменник, используются обычно в системах с естественной циркуляцией.

Хоть КПД данного рода устройств не самый высокий, их ценят за надежность, ведь в конструкции котла минимум электронных элементов, которые могут выйти из строя. Единственный элемент автоматизации – регулятор температуры, но и он работает по механическому принципу. Классические котлы долговечны и редко требуют ремонт.

Пиролизные котлы

Пиролизные (газогенераторные) котлы устроены несколько более сложно. В их конструкции присутствует две камеры сгорания. В первую кладут твердое топливо (дрова), при высокой температуре и дефиците кислорода происходит процесс пиролиза с высвобождением пиролизного газа. Он переходит во вторую камеру, где сгорает и отдает тепло теплоносителю. От дров остается только древесный уголь.

Температура сгорания пиролизного газа выше, чем у дров, что обеспечивает повышение КПД котла до 90%. Если учесть и тот факт, что процесс тления древесины проходит медленнее, чем ее сгорание, то можно говорить о еще одном преимуществе – одной закладки топлива хватит на 10-13 часов (для классических котлов этот показатель – 5-7 часов). В качестве топлива используют древесину твердых пород и невысокой влажности (не более 20%).

Котлы длительного горения

Данный вид котлов во многом напоминает пиролизные, но отличается некоторыми техническими особенностями. Твердое топливо тлеет в первой камере, образует газы, которые догорают во второй топке. При этом в процесс тления и горения вовлекается только верхняя часть топлива. За счет этого загружать его приходится реже, а КПД растет. Одной загрузки дров хватит для того, чтобы котел работал двое суток. Главный недостаток – высокая стоимость оборудования.

Пеллетные котлы

Их часто называют также автоматическими котлами. По принципу действия они мало чем отличаются от традиционных, но кроме топки, у них есть бункер для хранения запаса топлива. Это значит, что ненужно будет часто подходить и закидывать топливо в топку вручную – все  сделает автоматика. Между загрузками запаса топлива может проходить около 7 суток. Кроме того, такую систему можно очень точно отрегулировать под себя. Топливо считается одним из самых экологичных на данный момент. Пеллеты – это гранулы, которые производят из древесных отходов (опилки, стружка и т.д.). КПД таких систем 91-95%, единственный минус – высокая цена котлов.

№3. Материал изготовления теплообменника

Вариантов тут немного. Теплообменники могут быть:

• стальными;
• чугунными.

Однозначно сказать, какой твердотопливный котел лучше выбрать, сложно – все зависит от бюджета, условий эксплуатации и личных требований. Производители выпускают и те, и те котлы.

Чугунные теплообменники обладают такими преимуществами:

• они собираются из отдельных секций, поэтому их транспортировка и монтаж проще. Более того, при повреждении одной из секций ее можно заменить, поэтому долговечность таких котлов на высоте – до 20 лет и более;
• чугун в процессе эксплуатации покрывается пленкой оксида железа. Это сухая ржавчина, которая почти не прогрессирует, защищая остальную массу материала от негативного воздействия. Чугун более стойкий к коррозии, поэтому и чистить теплообменник придётся реже;
• чугун дольше сохраняет тепло, это плюс. Обратная сторона – он медленнее прогревается.

Среди минусов большой вес, более высокая, чем у стали, хрупкость, и слабая устойчивость к термическим ударам. При резкой смене температур чугунный теплообменник может запросто треснуть, так что избегайте попадания в еще неостывший теплообменник холодной воды.

К преимуществам стального теплообменника можно отнести:

• более высокая прочность, а так как такой теплообменник варится в заводских условиях и выходит цельным, появляется возможность изготавливать камеры сгорания сложных конфигураций, за счет чего повышается КПД;
• высокая устойчивость к резким сменам температур. Котлы с такими теплообменниками, как правило, получают более развитую автоматику, так как управлять температурой можно свободно, не боясь повредить конструкцию;
• не такой высокий вес, как и чугуна;
• более быстрый нагрев, но и быстрое остывание.

С другой стороны, сталь более подвержена развитию коррозионных процессов. Несмотря на устойчивость к перепадам температур, при частых подобных колебаниях возможно появление трещин в местах сварки. В случае чего отремонтировать стальной котел будет невозможно – придется покупать новый, поэтому и долговечность таких конструкций ниже.

№4. Тяга и потребление энергии

 Твердотопливные котлы можно поделить на два вида:

• энергонезависимые с естественной тягой. Обходятся без специальных насосов, поэтому электроэнергию не потребляют. В подобном исполнении функционируют классические котлы и некоторые котлы длительного горения. Хорошо подходят для районов, где часто случаются перебои с электроснабжением, могут использоваться в качестве резервного источника тепла;
• энергозависимые с дополнительной тягой. Конструкция предусматривает наличие вентилятора, который помогает воздуху поступать в камеру сгорания. В таком исполнении выпускается большинство котлов длительного сгорания, пеллетные и пиролизные котлы. Благодаря панели управления можно производить некоторые настройки.

№5. Количество контуров

Одноконтурные котлы отвечают только за систему отопления. Есть еще и двухконтурные котлы, которые позволяют обеспечивать систему горячего водоснабжения частного дома. Это очень удобно, но при расчете необходимой мощности стоит обязательно учитывать данную особенность. Кроме того, есть котлы, оснащенные варочной конфоркой.

Обратите внимание на тот факт, что твердотопливные котлы устанавливаются на пол —  моделей с настенным креплением не существует.

№6. Расчет мощности твердотопливного котла

Один из главных показателей, на который стоит в первую очередь обращать внимание при выборе твердотопливного котла, — это его мощность, от которой зависит, какую площадь он сможет обеспечить теплом. Исходить следует как раз-таки из площади отапливаемого помещения. Можно пользоваться общепринятым правилом: на каждые 10 м2 площади необходим 1 кВт мощности котла. Это при условии нормальной теплоизоляции и высоте потолков не больше 3 м.

Получается, для отопления дома площадью 150 м2 будет достаточно котла 15 кВт. Он даже при внешней температуре -360С обеспечит поддержание температуры  в доме +180С. При недостаточной теплоизоляции дома, а также при суровом климате лучше взять котел с небольшим запасом мощности.

Если котел будет использоваться в системе горячего водоснабжения, то это необходимо учитывать при расчете мощность теплообменника. Специалисты говорят, что для обеспечения комфорта в доме мощность двухконтурного котла в любом случае не должна быть ниже 24 кВт. Более точные расчеты лучше доверить профессионалам, которые примут во внимание все особенности конкретного дома и системы отопления.

№7. Тип топлива

В топку твердотопливного котла можно бросать дрова, уголь, пеллеты и опилки. Ошибочно полагать, что мощность котла будет оставаться неизменной, какое топливо ни было бы использовано. Многие модели котлов могут работать с разными видами топлива, но при этом максимальная мощность будет достигаться только при использовании того топлива, которое производитель указал как основное. При применении менее калорийного топлива мощность упадет на 25-30%, а если оно будет излишне влажным, то падение мощности может быть вплоть до 40%.

Средние параметры теплоотдачи разных видов топлива:

• дрова – 2500 ккал/кг. Поленья древесины обычно имеют длину 25-30 см, могут быть пилеными или колотыми. Важно, чтобы дрова были сухими;
• уголь антрацит — 7400 ккал/кг;
• каменный уголь – 7000 ккал/кг;
• бурый уголь – 3500 ккал/кг;
• пеллеты – 4500 ккал/кг.

№8. Объем камеры сгорания

Чем больше объем камеры сгорания, тем больше топлива можно будет загрузить, и тем реже бегать к топке и подкидывать новую порцию. В характеристиках к котлу принято указывать и такой показатель, как соотношение объема загрузки топлива к мощности котла, измеряется в л/кВт. Так как стальной котел при той же мощности, что и чугунный, будет иметь несколько более компактные параметры, для него это соотношение составляет 1,6-2,6 л/кВт. Для чугунных котлов – 1,1-1,4 л/кВт. Чем выше этот показатель, тем реже придется бегать к котлу.

У котлов с верхней загрузкой топлива полезный объем больше, да и топливо в этом случае распределяется более равномерно. При передней загрузке, особенно если речь идет о чугунном многосекционном теплообменнике, для равномерного распределения топлива необходимо будет приложить некоторые усилия. 

№9. Что еще учесть при выборе твердотопливного котла?

Очевидно, что еще до момента покупки котла стоит определиться, будет ли котел основным источником тепла или резервным. В последнем случае придется обязательно устанавливать расширительный бак или теплоаккумулятор – это проще сделать сразу, чем потом модернизировать уже существующую систему.

Если в будущем будет возможность перейти на газообразное топливо, следует при выборе обратить внимание на возможность трансформации котла. Многие традиционные котлы путем установки надувной горелки могут перейти на газ. Удобно, но стоит учитывать, что КПД переделанного котла будет ниже того, который изначально проектировался под газ.

№10. Производители твердотопливных котлов

Мы не откроем Америку, если скажем, что качество во многом зависит от репутации производителя. Крупные компании не будут портить свое имя продукцией ненадлежащего качества, так что при выборе твердотопливного кота лучше обращать внимание на модели от проверенных производителей. Это тот случай, когда лучше не экономить.

Отметить можно котлы таких марок:

• Buderus – немецкая компания, которая специализируется на производстве котлов разного вида и назначения. Твердотопливные модели работают на разных видах топлива, есть классические и пиролизные котлы, мощности достаточно для отопления больших частных домов;
• Bosch выпускает традиционные энергонезависимые котлы;
• Ferroli – крупная итальянская компания, выпускает бытовые и частные котлы. Среди твердотопливных есть котлы на угле, дровах и пеллетах. Ассортимент широкий, качество на высоте;
• SIME – еще одна итальянская компания, которая сделала имя всего за 35 лет. Продукция экспортируется в 50 стран мир, ассортимент представлен котлами на угле и дровах;
• VIADRUS – чешские котлы. Представлены в достаточно широком ассортименте, надежны, безопасны, отличаются приятной стоимостью;
• Stropuva – литовский производитель, который часто представляет новые решения в сфере. Последняя разработка – котел мощностью 40 кВт с возможность работать от одной загрузки 30 часов;
• Protherm – качественные словацкие чугунные котлы с высоким КПД.

Также можно отметить продукцию отечественных предприятий, выпускаемую под марками «Прометей» (для домов до 450 м2), «Очаг» (есть двухконтурные котлы), «Зота» и «Дымок». 

В заключение

Твердотопливные котлы доступны, могут использоваться в самых отдаленных от цивилизации местах, относительно дешевы в эксплуатации и автономны. Тем не менее, придется мириться с такими недостатками, как необходимость постоянного обслуживания и контроля, транспортировки и ручной загрузки топлива. Безопасность в руках каждого из нас, поэтому не забывайте проверять уровень давления в расширительном баке и состояние дымохода.