Воздухогрейные котлы на твердом топливе длительного горения

Воздухогрейные котлы на твердом топливе превосходят по удобству эксплуатации водяные. Система распределения тепла представляет собой часть здания и закладывается при разработке его проекта. Выпускается несколько разновидностей котлов, в т.ч. энергонезависимые.

Описание и особенности системы воздушного отопления

Автономный водяной обогрев частного дома является нецелесообразным. Его широкое распространение в большинстве случаев объясняется бездумным копированием централизованных систем отопления. Им присущи большие теплопотери, поскольку котельная расположена на удалении от потребителей. Поэтому в качестве рабочей среды требуется жидкость с большой энергоемкостью.

Движение воздуха в системе, как и жидкости, может осуществляться 2 способами:

Первый вариант основан на конвекции — свойстве нагретой среды устремляться вверх. На нее действует архимедова сила, обусловленная снижением плотности.

Системе с естественной циркуляцией присущи 2 недостатка:

ограничение по длине;

большое сечение воздуховодов.

Их лишен альтернативный вариант, в котором рабочая среда движется принудительно. Для этого в короб до разветвления устанавливают вентилятор.

Устройство воздухогрейных котлов на твердом топливе

В корпусе теплогенератора собраны следующие элементы:

Топка. Представляет собой камеру для сжигания горючего. В передней части имеется дверца.

Зольник. Ящик для сбора пепла. У некоторых моделей отсутствует.

Конвекционные трубы вокруг топки. Расположены вертикально, открыты снизу и сверху.

Аналоговая (энергонезависимая) или электронная автоматика.

Условием эксплуатации твердотопливной установки является наличие в доме дымохода.

Прибор соединяют с ним посредством патрубка в верхней части камеры сгорания.

Принцип работы

При сгорании топлива выделяется тепло, нагревающее воздух в конвекционных трубах. Тот устремляется вверх, попадает в короб и далее распределяется по помещениям. Одновременно конвективный поток втягивает в трубу через нижнее отверстие холодный воздух. Он нагревается, под действием архимедовой силы начинает движение вверх, и цикл повторяется.

По способу сжигания топлива воздухогрейные котлы делятся на следующие виды:

С принудительной подачей воздуха.

Рассчитанные на режим тления.

Первый вариант — это классическая «буржуйка» с небольшими усовершенствованиями.

Ее преимуществами являются:

возможность энергонезависимого исполнения.

Прибор считается малопрактичным из-за существенных недостатков:

необходимости часто подкладывать дрова.

Топка пиролизного котла состоит из 2 частей. В одной дрова или уголь в условиях нагрева и недостатка воздуха разлагаются на горючие газы, в другой эта смесь сжигается.

длительная работа на 1 закладке топлива;

минимальное количество золы;

невозможность энергонезависимого исполнения (требуется строго выверенная подача воздуха, управляемая электронным контроллером);

использование только сухого топлива.

Необходимо отметить и высокую стоимость таких приборов.

Котлы с принудительной подачей воздуха конструктивно схожи с отопителями прямого горения. Разница заключается в том, что кислород нагнетается в топку вентилятором, поэтому в нужный момент доступ ему может быть перекрыт. Таким образом, котел работает в режиме «старт-стоп»: благодаря этой схеме дрова требуется подкладывать реже.

Недостаток — зависимость от электричества.

У котлов верхнего горения топка ориентирована вертикально. Спереди дверца отсутствует. Топливо загружают сверху, с этой же стороны его поджигают. Воздух подается по телескопическому трубопроводу в зону горения.

длительная работа на 1 закладке топлива;

возможность энергонезависимого исполнения (для дровяного варианта).

Зола прилипает к стенкам.

Новая порция загружается только после полного сгорания предыдущей.

Необходимо отметить и большие размеры.

Данный теплогенератор, а также пиролизный и с принудительной подачей воздуха, благодаря способности долго работать на 1 закладке топлива, называют «котлами длительного горения». Периодичность загрузки у некоторых составляет 3 суток.

Пеллетные котлы используют в качестве топлива однородные по размеру гранулы, изготовленные путем прессования опилок, жмыха и прочих органических отходов. Материал подается в топку шнековым питателем из бункера.

относительно редкое обслуживание;

регулировка мощности в широких пределах (зависит от скорости подачи пеллет);

отсутствие возможности изготавливать топливо в домашних условиях.

К котлам, рассчитанным на режим тления, относятся приборы марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и т. п.

Отопители сочетают в себе 3 достоинства:

способность долго работать на 1 закладке топлива;

Это вариант для полевых условий, когда отсутствует электроснабжение и ввиду занятости нет возможности часто подкладывать дрова. При помощи заслонки ограничивается поступление воздуха к топливу, и оно вместо горения тлеет, медленно отдавая тепло.

В некоторых моделях, например, марки «Булерьян», дымоход начинается т. н. «экономайзером». Его задача состоит в блокировании тяги при воспламенении топлива (образуется газовая пробка). Этим обеспечивается стабильность режима тления.

Сферы применения: дачный домик, гараж, временные бытовки и производственные помещения в местности с неразвитой инфраструктурой.

Обогревать таким теплогенератором благоустроенное жилище нецелесообразно из-за существенных недостатков:

большого количества дыма;

обильного образования конденсата, представляющего собой едкий кислотный коктейль.

Приборы этого типа рассчитаны на низкие температуры. Поэтому при сжигании в них топлива традиционным способом они быстро прогорают.

Достоинства и недостатки

Система обогрева воздухом обладает рядом преимуществ:

Низкой стоимостью. Вместо дорогих труб и радиаторов используются воздуховоды, которые можно изготовить самостоятельно из фанеры.

Простой конструкцией. Не нужны насос, расширительный бачок, манометр, предохранительный клапан, воздухоотводчик. Вместо дорогой арматуры применяются дешевые заслонки.

Безопасностью. Теплоноситель не замерзает, не закипает, не вызывает коррозию металлических элементов, в нем не образуются воздушные пробки.

Недостаток состоит в том, что короба из-за больших размеров нельзя проложить в готовом доме без нарушения эстетичности дизайна интерьера. Воздушную систему проектируют вместе с домом, закладывая каналы в стенах, между лагами пола и за подвесным потолком.

Рейтинг лучших моделей оборудования от профессора Бутакова

Под этой маркой выпускаются энергонезависимые воздухогрейные котлы, работающие в режиме тления. В линейке 6 моделей, наиболее востребованы 3:

Теплопроизводительность «Студента» при массе в 70 кг составляет 9 кВт. Объем помещения — до 150 куб. м. Топка вмещает в себя 20 л горючего. Сверху расположена варочная плита, есть модификации со стеклянной вставкой. Материал дверцы — сталь или чугун (на выбор заказчика).

Мощность «Инженера» — 15 кВт, масса — 110 кг. Позволяет обогревать площадь до 150 кв. м. Объем топки — 40 л. По требованию покупателя дверца может быть оснащена светопрозрачным экраном.

«Профессор» выделяет в номинальном режиме 40 кВт тепла, что делает его пригодным для обогрева помещения площадью 400 кв. м (при высоте потолка до 2,5 м) или объемом до 1000 куб. м. Масса составляет 230 кг. Топка вмещает в себя 200 л горючего. Угольный вариант поставляется в 2 исполнениях: дымоотводящий патрубок направлен вверх или назад.

Виды топлива для котлов

В зависимости от используемого горючего, теплогенераторы делятся на два типа:

Первые рассчитаны на температуру до 185°С.

Их можно топить:

прессованной бумагой или картоном.

Угольные изготавливают из более толстой и жаростойкой стали. Они выдерживают температуру до 230°С. Подходит любое топливо, но для выхода на номинальный режим необходим уголь или кокс.

Особенности установки

Воздухогрейный котел размещают на бетонном полу или несгораемой подставке. Последняя выступает за контуры прибора на 300 мм в каждую сторону.

Для массивного изделия мощностью свыше 50 кВт сооружается фундамент, не связанный с конструкциями здания, в т.ч. полом.

Минимальное расстояние до стены — 1 м. Если она покрыта огнестойкой штукатуркой (вермикулитовой и т.п.) с толщиной слоя от 25 мм, дистанцию допускается сократить до 0,8 м.

Деревянный пол перед топочной дверцей в радиусе 1,2 м закрывают несгораемым настилом — стальным листом толщиной от 1,5 мм на подкладке из базальтового картона.

Для котлов марки «Профессор Бутаков», «Булерьян» и прочих, ориентированных на режим тления, предпочтителен наружный дымоход. В этом случае вредные испарения конденсата, образующегося в больших количествах, не будут попадать в помещение.

Можно ли сделать воздухогрейный котел самостоятельно в домашних условиях

При изготовлении теплогенератора своими руками заготовкой для топки служит труба большого диаметра или старый газовый баллон. Последний перед раскроем требуется несколько раз промыть. В противном случае остатки газа могут детонировать.

Топку располагают горизонтально и заваривают с тыльной стороны заглушкой с дымоотводящим патрубком. Снизу просверливают отверстия так, чтобы стенка превратилась в колосниковую решетку.

Минимальный диаметр конвекционных труб составляет 60 мм. Эта величина принята с учетом вязкости и теплопроводности воздуха. Трубы устанавливают вертикально по обе стороны вдоль топки в шахматном порядке. Они должны огибать ее и сходиться вверху стрельчатой аркой.

Спереди топку заваривают заглушкой с проемом и петлями для дверцы. Последнюю изготавливают из стального листа.

В дверцу вваривают короткий патрубок с заслонкой, выполненной в виде диска. С ее помощью регулируется подача воздуха. Диск наваривают на прут, продетый в отверстия посреди патрубка. Один его конец делают более длинным и сгибают, так чтобы получилось подобие ручки.

Аналогичную заслонку устанавливают в начальный участок дымохода. Здесь четверть диска вырезают, чтобы ни при каких обстоятельствах канал не был полностью перекрыт. В противном случае существует риск поступления угарного газа в помещение.

Снизу к топке приваривают зольный ящик, собранный из стальных листов. Впереди он тоже оснащается дверцей.

К зольному ящику приваривают ножки из уголка.

Установку заключают в корпус с несгораемой теплоизоляцией из минеральной ваты. Это делает котел безопасным: при случайном прикосновении пользователь не получит сильного ожога.

Вывод

Воздушное отопление удобнее и дешевле водяного. Это предпочтительный вариант для частного дома, но только если тот еще не построен. Существует несколько видов воздухогрейных отопителей. Наиболее экономичны пиролизные.

Пиролизные котлы – стоит ли приобретать

Пиролизный котел имеет свои недостатки и особенности, которые стоит знать потребителям, прежде чем делать выбор в пользу той или иной теплогенерирующей техники. Авторитетные специалисты охотно перечисляют именно недостатки в первую очередь…

Кто и как производит пиролизные котлы

Интересен тот факт, что именитые производители отопительной техники, пиролизные котлы или не производят вовсе, или имеют по одной линейке образцов, скорее экспериментальной, как дань моде.

В каталогах, на выставках солидные фирмы бочкообразную продукцию с большой загрузкой дров не показывают вовсе, объясняя это тем, что не находят в данной идее преимуществ.

Так называемые пиролизные котлы (большие металлоемкие устройства с дожигом газов, снабженные вентилятором и большой камерой для тления дров) делают те, кто гоняется за сиюминутным настроением потребителей, — мелкие фирмы, вплоть до гаражных производств.

Разберемся — почем такая ситуация?

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».

Схема, особенности работы

Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая реклама вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.

Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время.
Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.

В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.

Особенность конструкции

Особенность конструкции «пиролизный котел» — наличие вентилятора 50 – 100 Вт мощностью, принудительная подача воздуха. Причем происходит движение воздуха и в первичной камере между дров, за счет завихривания (содания разрежения) в месте расположения подающей форсунки.

Наличие датчиков и управляющей автоматики, которая обеспечивает режимы работы.
Большой размер, дополнительные металлические детали, камеры.

Основное конструкционное отличие – большая загрузка дров и наличие вокруг них всех «обвесов» из автоматики, форсунок, камер сгорания.

Цена пиролизного котла

Но для потребителя пиролизный котел в первую очередь отличается большой ценой.
Нужно сравнивать одинаковые по мощности и по классу исполнения изделия. Окажется что цена пиролизного котла будет больше, чем у изделия классической конструкции в 2 – 3 раза.

У «не гаражных» производителей изделие под названием «пиролизное», обычной домашней мощности, будет стоить 150 тыс р. А «классический котел» — 50 тыс р.
У менее знаменитых разница в цене в 2 раза – примерно так 75 тыс. р. и 35 тыс р.

За что же нужно платить больше на 50 – 100 тыс рублей? В чем выгода? За сколько времени и каким образом окупится эта сумма…

Настоящие технические характеристики

Более-менее серьезные производители стараются не давать истинных технических характеристик пиролизных котлов. Иначе все увидят, что ничего там особенного там нет. Их заменяют рекламными возгласами, лозунгами, или подачей лживых характеристик через вторичные источники, без ответственности.

Если же отыскать паспортные данные пиролизного котла именитого производителя, например Buderus ,т о вдруг окажется что КПД составляет всего-навсего 87%
А у обычного котла – 80%
Где же сказочный «золотые горы» сэкономленных дров?

Насколько экономичный пиролизный котел

Подсчитаем для обычной мощности среднего дома, экономию с пиролизным котлом. Например, сожжем в обычном устройстве за сезон 7 месяцев дров на 20 тыс. руб. При этом на пиролизе сэкономим около 1800 руб, — расход дров на 18200 тыс. руб.

Но вентилятор мощностью 80 Вт., проработав 7 месяцев при цене за 1кВт электроэнергии около 5 рублей, скушает более 1500 руб. Итого, — экономия не больше 200 рублей в год. Т.е. потраченные 50 тыс. рублей не окупятся никогда.

Даже если каким-то образом экономия будет 1000 рублей (чудо-КПД более 92%), — все равно 50 лет – не серьезный срок для окупаемости. Самый большой максимум — дополнительная стоимость котельного оборудования должна окупаться за 10 лет. Иначе оно не выгодно. Таких показателей нет и близко.
Что же привлекает пиролизный котел потребителя при такой цене, — большая загрузка!

Недостатки пиролизного котла

Имеется возможность поджечь много дров, после чего они горят постепенно 12 часов и более. К агрегату нужно подходить один – два раза в сутки. Это нравится потребителю больше всего.

Но взамен пользователь в частном доме получает большие недостатки:

• Нельзя топить сырыми дровами, котел на них просто не работает. Теплоотдача сырых дров в 2 раза ниже – энергия уходит на испарение воды, в результате они не тлеют.
• Весьма не желательно применять древесину которая дает смолу, — сосну, ель, березу, — отложениями они сильно загрязняют бочку, камеры, форсунки, затем это все проблематично очищать. А чем же топить?
• Не редко возникает перерасход дров в межсезонье, когда нужно подтопить слегка в холодную ночь… Чем фактически полностью нивелируется повышенный КПД.
• Зола, которая обязательно остается от дров, выносится струей в дымоход. Дымоход загрязняется, зола оседает беспорядочно, «по ветру» загрязняя все вокруг.
• Поломка, неправильная работа, не настроенная автоматика угрожает массовым выбросом СО, большим перерасходом дров – угарный газ и древесные частицы не догорают полностью.
• Большая цена, необоснованный расход денег.

Что выбрать — чем выгоден классический котел

Обычный котел на естественной тяге отличается тем, что сразу может работать с максимальной подачей кислорода без поломок, всегда, с любыми дровами. Такая безотказность не может не привлекать. При этом зола остается где ей и положено быть – в зольнике, а не сыпется на головы людям, — зольность это физическая характеристика древесины, которая полностью сгорать не может.

Но он может выполнять и функции пиролизного – цепочка от настроенного термостата управляет воздушной заслонкой в современных моделях, котел переходит на тление, с подачей вторичного воздуха.
При этом цена среди отопительного оборудования – самая демократичная.

Чтобы уменьшить количество подходов к классическому котлу для его обслуживания до 1 – 2 в сутки есть несколько методов по увеличению аккумуляции генерируемого тепла. Самый действенный – внедрение теплоаккумулятора, или возведение теплоемких массивных конструкций. При этом сам агрегат желательно применить несколько более мощный, — с большей отдачей на аккумуляцию за одну топку.