Как выбрать твердотопливный котел с автоматической подачей топлива?

Особенности конструкции и принцип работ

Котел длительного горения с верхней загрузкой – схема
Внутренняя часть используется как топка. Она устроена так, что горение происходит сверху вниз. Помогает этому специальная подача воздуха непосредственно в зону горения. Процесс напоминает скорее тление с выработкой газов из углеродосодержащего топлива. В большей степени эти газы являются горючими. За счет их догорания в верхней части топки происходит максимальное использование тепловой энергии, что позволяет увеличить теплоотдачу и уменьшить расход топлива.

Камера котла разделена на две части распределителем воздуха. Он имеет форму трубы, к которой с одного конца прикреплена площадка с лопастями, а другой конец служит для подачи кислорода.

Котлы с верхним горением отличаются цикличностью работы, и пока не сгорит первая закладка добавление второй партии топлива не понадобится.

Как сделать своими руками котел твердотопливный длительного горения: чертежи и схемы конструкций

Перед тем, как начать изготовление котла, необходимо определиться с его конструкцией. Ее выбор зависит от назначения агрегата. Если он предназначен для отопления небольшого хозяйственного помещения, гаража или дачного домика, то делать в нем водяной контур не обязательно. Обогрев такого помещения будет происходить непосредственно от поверхности котла, путем конвекции воздушных масс в помещении, как от печи. Для большей эффективности можно устроить принудительное обдувание агрегата воздухом при помощи вентилятора. При наличии системы жидкостного отопления в помещении, необходимо предусмотреть устройство в котле контура в виде змеевика из трубы или другой аналогичной конструкции.

Котел твердотопливный: фото, особенности, устройство, схема обвязки: (прочитать подробнее)

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления.

Выбор варианта зависит и от типа твердого топлива, которое нужно будет использовать. Для отопления обычными дровами требуется увеличенный объем топки, а для применения мелких топливных гранул можно устроить специальную емкость, из которой гранулированное топливо подается в котел автоматически. Для изготовления котла твердотопливного длительного горения своими руками, чертеж можно взять и универсальный. Он подойдет для любого вида используемого твердого топлива.Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления

Чертеж твердотопливного котла длительного горения мощностью 25/30/40 кВт.

Расскажем пошагово, каким образом и из каких деталей можно сделать котел отопления на твердом топливе длительного горения по предложенной схеме:

подготовим место, где будет установлен будущий агрегат. Основание, на котором он будет стоять, должно быть ровным, прочным, жестким и огнеупорным. Лучше всего для этого подойдет бетонный фундамент или толстая чугунная либо стальная плита. Стены нужно обить тоже огнеупорным материалом, если они деревянные;
собираем весь необходимый материал и инструменты: из которых нам понадобиться аппарат для электродуговой сварки, болгарка и рулетка. Из материалов: листовая 4-мм сталь; 300 – мм стальная труба со стенками 3 мм, а также другие трубы 60 и 100 мм диаметром;

Строение и принцип работы твердотопливного котла.

для того, чтобы изготовить котел на твердом топливе длительного горения, нужно из большой 300 – мм трубы вырезать кусок длиной 1 м. Можно и немного меньше, если в этом есть необходимость;
из стального листа вырезаем дно по диаметру трубы и привариваем его, снабдив ножками из швеллера длиной до 10 см;
распределитель воздуха выполняем в виде круга из листа стали с диаметром на 20 мм меньшим, чем труба. В нижнюю часть круга приваривается крыльчатка из уголка с размером полки 50 мм. Для этого можно использовать и швеллер аналогичного размера;
сверху в середину распределителя привариваем 60 – мм трубу, которая должна быть выше котла. В середине диска распределителя прорезаем отверстие по трубе, так, чтобы был сквозной туннель. Он нужен для подачи воздуха. В верхней части трубы врезается заслонка, которая позволит осуществлять регулировку подачи воздуха;

Схематическое изображение устройства котла, работающего на твердом топливе.

в самой нижней части котла изготавливаем небольшую дверку, снабженную задвижкой и петлями, ведущую в зольник для удобства удаления золы. Сверху в котле прорезаем отверстие для дымохода и привариваем в это место 100 – мм трубу. Вначале она идет под небольшим углом вбок и вверх на 40 см, а потом строго вертикально вверх. Проход дымохода через перекрытие помещения должен быть защищен по правилам противопожарной безопасности;
заканчиваем сооружение котла отопления на твердом топливе длительного горения изготовлением верхней крышки. В ее центре должно быть отверстие для трубы распределителя потока воздуха. Прилегание к стенкам котла должно быть очень плотным, исключающим попадание воздуха.

Чертеж с размерами для создания твердотопливного котла своими руками.
На заметку! Чтобы разжечь, изготовленный своими руками, котел твердотопливный длительного горения, чертеж которого был представлен выше, необходимо: снять крышку и поднять регулятор, заполнить котел топливом доверху и облить его горючей жидкостью, все поставить на место и бросить горящую лучину в трубу регулятора. Когда топливо разгорится, снизить поток воздуха до минимума, чтобы оно начало только тлеть. После этого произойдет возгорание пиролизного газа и котел запустится.

Котел длительного горения — вид в разрезе.

Технические характеристики котлов верхнего горения на твердом топливе

Котлы с верхним горением производятся с разными мощностями от 8 до 95 кВт. Отдельные модели могут достигать показателя в 1200 кВт. Чем больше показатель, тем эффективней работа агрегата и тем большую площадь можно будет обогреть. Котлы с минимальной мощностью рассчитаны для установки в небольших домах. Украинские «Бураны» с 40 кВт предназначены для отопления больших домов или складских помещений.

Твердотопливный котел БУРАН-EXTRA 1200

Материалы изготовления котлов — чугун или сталь. Чугунный теплообменник долговечней, но из-за своего большого веса может вызывать трудности при монтаже. Стальные теплообменники изготавливают из стали различного качества от низкосортной, до высококачественной, устойчивой к воздействию высоких температур. Помимо этого стальные котлы часто имеют защиту из шамотного кирпича.

Чаще всего котлы с верхним горением работают на дровах, но есть модели, в которые можно укладывать уголь, торфяные брикеты, стружку и другое топливо.

КПД котлов равен 85-93 %. Как заявляют производители, время работы прибора после одной загрузки дров составляет от 8 до 31 часов, а на углях до 5 суток. Среднестатистический недорогой котел выдает тепло в течение 5-8 часов.

Температура нагрева воды 70 0C на дровах и 85 0C на угле. Рекомендованная температура на входе от 60 0C. Система отопления может быть как с естественной, так и с принудительной циркуляцией.

Чем грозит применение несортированного угля

В партиях несортированного угля в избытке попадается угольная пыль, огромные куски породы размером с кулак, которые заклинивают шнек автоматического твердотопливного котла длительного горения, срывая шпонки между двигателем и редуктором. В итоге котел выходит из строя или просто дает сбои в работе. Для исправления ситуации придется немало повозиться с ним, потратиться на замену неисправных деталей и узлов.

В России редко где продается сортированный уголь, предназначенный для твердотопливных котлов, поэтому поставщики рекомендуют использовать уголь фракции 6 — 13 мм (уголь-семечко). Как правило, это антрацит повышенной калорийности. Однако, из-за высокой теплотворности и предельно высоких температур при сжигании антрацитовое топливо деформирует горелки. Со временем эти детали приходится менять.

Даже если применить антрацит мелкой фракции, который будет обладать калорийностью, допустимой для сжигания в ТКДГ, эффективной работы ждать не приходится:

с вероятностью 70% котел будет не дожигать уголь;
вдвое упадет номинальная мощность;
котел из 25-киловаттного может «превратиться» в 15-киловаттный
уголь придется пересеивать и использовать по второму кругу.

Чтобы автоматический котел длительного горения выдал заявленную мощность, необходимо подавать в горелку определенное количество топливо за 1 единицу времени:

Длиннопламенный уголь имеет калорийность 6100 килокалорий на 1 кг (7 квт). Чтобы котел выдал мощность 28 квт, необходимо подавать 4 кг угля в час. За это время уголь должен сгореть полностью, но эффективно сжечь 4 кг угля за час нереально. То есть так сжечь, чтобы КПД устройства достигало хотя бы 75%, не говоря о заявленных производителем 85%.
Если уменьшить подачу топлива в 2 раза, упадет мощность котла пропорционально количеству подаваемого топлива. Вот почему если котел «не поднимает» температуру выше 50 градусов, причину надо искать в неправильных настройках.

Чтобы котел с автоматической подачей топлива работал без сбоев и проблем, необходимо покупать длиннопламенный уголь. Как заявляет производитель, его калорийность составляет 6100 кКал на 1 кг (на практике показатель на 15-20% ниже). Стоит учитывать, что длиннопламенный уголь, который продается в России, имеет фракцию 13 — 50 мм, в то время, как для котлов с автоматической подачей топлива в большинстве случаев фракция не должна превышать 30 мм.

Преимущества и недостатки твердотопливных котлов верхнего горения

Котлы с верхним горением уже более 15 лет обеспечивают пользователей теплом. За это время они полностью подтвердили свою эффективность, которая обеспечивается следующими факторами:

когда происходит закладка топлива, распределитель поднимается вверх, а после розжига опирается на дрова и опускается по мере их прогорания;
в месте поступления воздуха, происходит неполное окисление углеводородов. Газ с частицами пепла переносится в верхнюю часть топочной камеры. Там к нему присоединяется кислород, в результате чего он дожигается и отдает оставшееся тепло;
в начале камеры для сжигания газа, находится регулятор тяги. С его помощью автоматически определяется температура воды и регулируется скорость сгорания летучих соединений.

Котлы имеют следующие преимущества:

длительное время работы и минимальное количество загрузок;
энергонезависимость за счет работы с естественной циркуляцией и природной тяги;
универсальность некоторых агрегатов в плане топлива: уголь, дрова, стружки, торф и др.;
небольшое количество топлива способно обеспечить высокую эффективность работы;
автоматизированная непрерывная работа котла для снабжения горячей водой и теплом;
отсутствие сложных механизмов делает эксплуатацию котла простой даже для новичков;
высокий уровень безопасности;
длительный срок службы от 10-15 лет и более.

Котел верхнего горения имеет высокий уровень безопасности
Недостатки твердотопливных котлов с верхней загрузкой:

высокая стоимость по сравнению с другими установками;
чувствительность к изменениям температуры теплообменника. Возможно появление конденсата и окисление стальных элементов;
повышенная зольность может засорять зону горения и снижать уровень теплоотдачи;
необходимо регулярно вручную прочищать дымоход и зольник;
неудобная закладка дров из-за конструктивных особенностей;
нельзя загружать топливо больших размеров, например, не колотые дрова;
топливо должно быть полностью сухим, поэтому нужно продумывать условия его хранения;
неполная загрузка делает неудобным розжиг, т.к. топка достаточно глубокая;
нельзя проводить дозагрузку, если процесс уже запущен;
опорная балка и диск, служащие перегородкой между зонами горения твердого топлива и газа быстро выходят из строя.

Как видите, твердотопливные котлы верхнего горенияне лишены минусов, поэтому прежде, чем приобретать такое устройство, хорошо взвесьте все за и против.

Принцип работы автоматических котлов длительного горения

Автоматический твердотопливный котел длительного горения — это мощная установка с бункером, в котором хранится твердое топливо. Подобная часть бывает неотъемлемой от котла или размещается в отдельно обустроенной комнате.

В первом случае хранилище закрепляется в верхней или боковой части котлового оборудования. Но из-за ограниченного объема топлива большинство потребителей останавливаются на втором варианте и подготавливают специальное помещение.

Для перемещения дров или опилок из «склада» в камеру горения задействуется механизм загрузки. Он бывает шнековым или пневматическим. В качестве механизма подачи используется пневмотранспортер — труба, по которой с помощью воздушных масс передаются гранулы топливных элементов.

Источник фото: ovk.ua

Главным достоинством подобного оборудования является частичная энергозависимость, поскольку загрузка топливной камеры выполняется раз в сутки. Из минусов выделяют большие затраты электрической энергии при работе узлов, подающих топливо.

Большое количество агрегатов поддерживают шнековую подачу гранул, а интенсивность загрузки определяется автоматикой.

Твердотопливный котел с автоматической подачей топлива обладает такими особенностями:

Для регулировки температуры теплоносителя изменяется интенсивность подачи воздуха в резервуар.
Управление системой выполняется по такому принципу: температурный датчик отправляет электромагнитный сигнал на механизм управления, в результате чего осуществляется открытие или закрытие воздушной заслонки.
Для регулировки температуры воздуха внутри комнаты задействуются термореле и 3-ходовые клапаны.
Чтобы компенсировать перепады давления в отопительной системе и защитить ее от перегрева теплоносителя, в котле обустраиваются компоненты группы безопасности. К ним относятся расширительный резервуар, предохранительный клапан с отводчиком воздуха и измерительным прибором (манометром).
Чтобы защитить теплоноситель от перегрева, в котле размещают защитные датчики и охлаждающие контуры с естественной циркуляцией.
С помощью датчика тяги работа котла приостанавливается в случае понижения показателей тяги в топке.
Чтобы следить за функциональностью агрегата и выбрать оптимальный температурный режим, в установке размещается модуль управления.
Если установить дополнительный GSM-модуль, можно обеспечить удаленный контроль и управление отопительной системой с помощью смартфона или планшета.

Выбирая автоматические твердотопливные котлы, важно обратить внимание на такие нюансы:

Расход топливных материалов определяется их качеством (калорийность, влажность, зольность). При этом качественное сырье отличается дороговизной, а степень его расхода зависит от внешних температурных условий.
Периодичность подачи топлива зависит от объема бункера.
Мощность котла выбирается с учетом площади обогреваемой постройки. Нет смысла приобретать высокопроизводительные установки для небольших помещений. Оптимальные рабочие параметры определяются следующей формулой: 2 кВт на 10 м².
При идентичном объеме сжигаемого топлива 2 котловые установки могут обладать разными показателями КПД. Средний диапазон варьируется от 60 до 85%.
В зависимости от уровня автоматизации обеспечивается бесперебойная автономная работа оборудования без участия человека.

Автоматические котлы на твердом топливе обладают такими преимуществами:

Экономный расход твердого топлива. При этом уголь и древесные отходы продаются по доступным ценам.
Практически полная автономность и независимость от участия человека.
Соответствие экологическим стандартам.
Простота монтажа оборудования.

Кроме плюсов, такие агрегаты имеют и недостатки. Так, если в качестве топливного сырья используется щепа, при продолжительном простое она может слипаться или слеживаться на дне резервуара. Влажный материал не обеспечивает нужную степень нагрева.

Для бесперебойной работы котла важно постоянно очищать его от загрязнений.

Нюансы системы управления котла верхнего горения

В котлах длительного горения с верхним горением основным принципом управления является регуляция воздушных потоков, поступающих в камеру сгорания. Стандартные агрегаты для этого оснащены механическим приспособлением. Заслонка с цепным приводом приводится в действие в результате работы термостата.

Термостат в котле настраивается на определенный температурный режим. Когда теплоноситель нагревается до нужного уровня, заслонка автоматически устанавливается в определенное положение, снижая интенсивность нагрева. Резко снизить температуру невозможно, т.к. теплоноситель будет по инерции продолжать нагреваться, отапливая помещение.

Увеличить температуру воды, когда захочется также невозможно. До тех пор пока котел не «разгонится», температура будет расти очень медленно.

Устройства с вентиляторами работают несколько иначе. Если понадобится увеличить силу теплоотдачи, то сделать это можно именно за счет вентилятора. Прибор будет нагнетать воздух. За счет него же можно и снизить инерцию котла. Управление происходит автоматически, а датчики фиксируют малейшие изменения температуры теплоносителя.

Обзор лучших котлов верхнего горения

В настоящее время производство твердотопливных котлов значительно расширилось и выбору потребителей представлено множество моделей зарубежных и отечественных фирм. Рассмотрим лучшие из них.

Стропува

Stropuva
Котлы болгарского предприятия Stropuva — это компактные агрегаты с высоким КПД. Устройства оснащены нагнетательным вентилятором. Цилиндрической формы корпус имеет конструкцию шахты. Устройства отличаются превосходными эксплуатационными характеристиками в сочетании с отличным дизайном. Универсальные котлы могут отапливать дровами, торфом или прессованными брикетами. Мощность моделей 8-40 кВт, отапливаемая площадь 30-400 кв.м. Допустимая влажность топлива может достигать 45%, что вполне соответствует современным требованиям.

Liepsnele

Котлы верхнего горения Liepsnele
В Литве изготавливают котлы длительного горения на твердом топливе универсального типа, т.е., работающих на любом виде топлива. Мощность агрегатов варьируется в диапазоне 10-40 кВт, отапливаемая площадь до 400 кв.м. Максимальное время работы на одной закладке углей составляет до 7 суток, дров — до 2 суток. Конструкция котлов — классический шахтный тип с верхним горением. Котлы Liepsnele обладают высоким КПД, не менее 90%, независимо от типа топлива и выбора рабочего режима.

Неделька

Модельный ряд котлов Неделька
Котлы прямоугольной формы, имеют привлекательный дизайн и компактные размеры. Для более полного теплосъема предусмотрены каналы, по которым проходят нагретые дымовые газы. Российские котлы верхнего горения, способные работать на одной загрузке угля до 7 суток.

Котел неделька

Компания Неделька предлагает четыре варианта котлов с различной мощностью, предполагающие отопление помещений разной площади: 50-250 кв.м., 150-400 кв.м., 400-800 кв.м., 800-2000 кв.м.

Преимущества твердотопливных водогрейных котлов «Экодрев-Тверь»

Большой опыт работы наших специалистов и постоянное усовершенствование технологических процессов, использование современного оборудования позволяют нам изготавливать высококачественную и эффективную продукцию, соответствующую современным стандартам качества, экологичности и безопасности.

К достоинствам водогрейных котлов производства относят:

высокий КПД (больше 80%);
возможность использования различных видов твердого топлива;
надежность (оборудование проходит проверку качества на всех этапах изготовления);
возможность укомплектовки котла согласно требованиям заказчика;
доработка оборудования в отдельных случаях для специфических нужд.

Доступная цена водогрейных котлов отопления большой мощности – еще одно преимущество нашей продукции на рынке.