Дровяной котел с водяным контуром для отопления частного дома

Дровяные котлы для отопления частного дома

Подъем тарифов на электроэнергию и газ заставляют собственников жилья в пригороде и сельской местности задуматься о том, насколько может быть практично отопление загородного дома дровами. Теплотехники, разрабатывающие дровяные котлы для отопления частного дома, используют для создания эффективного оборудования опыт и знания, накопленные не только в строительстве печей, но и в других областях науки (органической химии и физике твердых материалов).

В прошлые века вопрос: чем отопить загородный дом? имел единственный ответ -дрова. Большие русские печи, компактные печи – голландки, камины (очаги, напоминающие о первобытном прошлом) – таким было отопление деревянных домов в местностях богатыми лесами.

Конструкция классического котла на твердом топливе

Первоначально популярный чугунный корпус постепенно уступил место корпусу, сваренному из высококачественной стали. Достоинством чугуна была высокая тепловая инерция, позволявшая медленно отдавать тепло в окружающее пространство. Литые чугунные печи были очень популярны в трех прошедших веках. Но у чугуна есть недостаток: при случайном быстром остужении (холодная вода, попавшая на корпус) он трескается. Сварить чугунный монолит очень непросто, требуется специальное оборудование (при этом качество сварки не гарантировано).

Дровяные котлы длительного горения с водяным контуром

Отсутствие технологий сварки стальных конструкций препятствовало прогрессу развития теплотехники. Появление электрической сварки изменило ситуацию.Современные стальные агрегаты изготовлены из сортов стали с высокими теплопроводными характеристиками. Сварка позволяет создавать сложные конфигурации стальных плоскостей и труб внутри котла.

Конструкция дровяного котла состоит из следующих элементов:

• Топочная камера;
• Колосник;
• Зольная камера;
• Водяной контур (теплообменник).

Топочная камера (или просто “топка”) занимает центральную часть котла. Объемный короб, сваренный из толстых стальных пластин (толщина металла не менее 4 мм), герметично закрывается дверцей из такого же материала.

В дно топочной камеры встроен колосник. Это решетка из металлических прутьев или толстая стальная пластина с прорезанными параллельными щелями. Ее назначение – пропускать падающие вниз отходы прогоревшего топлива. Приток воздуха через нижнее поддувало (отверстие с заслонкой), проходящий через щели колосника, поддерживает активное горение нижнего слоя древесины.

Отопление деревянных домов

Нижняя часть корпуса, куда попадают отходы горения, называется зольной камерой (или “зольником”). Широкая (но невысокая) дверца зольной камеры герметично закрывается, чтобы исключить нерегулируемый приток воздуха. Поддон для золы легко извлекается при очистке от “отходов производства тепла”. Над дверцей зольника находится поддувало, через которое регулируется подача воздуха в топку.

Особое внимание производители отдают качеству теплоизоляции топки. Чтобы снизить теплоотдачу за пределы корпуса, не направленную на полезное действие, в стенки вставляются пластины из теплоизолирующих материалов. Асбест, керамика, шамотная глина и минеральная плита качественно уменьшают теплопотери, что позволяет снизить количество топлива. На внутреннюю дверцу топки также крепится асбестовая пластина.

Замки на дверцах топочной и зольной камер конструируются с учетом возможного износа. Замки с эффектом притягивания не позволяют дверцам самопроизвольно открываться.

Совмещение котла с водяной системой отопления

Комплексное дровяное отопление позволяет использовать один дровяной котел с водяным контуром для отопления частного дома с несколькими помещениями, отделенными друг от друга перекрытиями и внутренними стенами. Современные котлы сконструированы именно для нагрева воды. Идея сделать котел главной частью водяной (или паровой) системы отопления привела к созданию систем теплообмена. Система передачи тепла воде от горящего топлива называется “теплообменник” или водяной контур. Соединенная с водяным контуром система труб и радиаторов равномерно распределяет тепло горячей воды по всем помещениям.

Схема отопления с дровяным котлом

Самый простой вид теплообменника – водяной резервуар, под которым находится источник тепла. Нагревание воды происходит только с нижней стороны, что не очень эффективно.
Более сложный вид водяного контура называется “водяная рубашка”. Топка котла имеет двойные стенки и верх, внутри которых циркулирует вода – теплоноситель. Топка “одета в водяную рубашку”. Эффективность теплопередачи конструкции на 20-25% выше предыдущей. Толщина промежутка между стенками в 3-5 см позволяет воде быстро прогреваться, а постоянная циркуляция не позволяет застаиваться в нижней части резервуара.

Водяной контур, сваренный из толстых стальных труб, проходящих по стенам и верху камеры, изогнутых волнами (“змеевиков”), не менее эффективен, чем “водяная рубашка”. Толщина труб 5-6 см достаточна для медленного продвижения воды (в толстой трубе скорость воды снижается пропорционально отношению диаметров труб теплообменника с трубами подачи).
Кроме хорошей теплопередачи у такого контура есть еще одно немаловажное достоинство: улучшенная ремонтопригодность. При выходе из строя заменить трубу гораздо проще, чем заварить отверстие в прохудившейся стенке или треснувший шов. И залить топку из такого теплообменника труднее.

Системы контроля и управления

Отопительные котлы на твердом топливе для частного дома оборудуются системами регулировки температуры воды в водяном контуре. Достаточно простой термостат связан с рычагом, к которому прицеплена металлическая цепочка. Второй конец этой цепочки прицеплен к заслонке поддувала. При достижении оптимальной температуры термостат поворачивает рычаг и прикрывает заслонку. Приток воздуха уменьшается, и процесс горения подавляется до тех пор, пока вода не остынет до температуры обратного срабатывания системы управления. Механическое управление подачей воздуха примитивно, но надежно.

Пульт управления

Более сложные системы контроля включают в себя электрифицированную принудительную подачу воздуха и более точные датчики температуры. Маломощный электрический вентилятор (до 35 Вт), встроенный в систему воздуховодов может подать усиленный поток воздуха не только снизу.

Подача воздуха сверху создает в пламени искусственный эффект “активного тления”, что позволяет сжигать топливо гораздо тщательнее. Такие котлы требуют подключения к системам электропитания и при отсутствии электричества становятся беспомощнее своих механических “собратьев”. Но экономия топлива в пределах 10-15% позволяет говорить, что такие системы оправдывают установку принудительной вентиляции.

Котел является не только самостоятельным агрегатом, но и частью системы отопления частного дома. Поэтому мощность оборудования должна соответствовать объему и схеме циркуляции теплоносителя в системе. Если система построена с учетом принудительной циркуляции воды и скорость нагревания помещений контролируется совместно с процессом горения топлива в котле, эффективность системы возрастает. Бак – термос поможет сохранить высокую температуру воды при угасании котла.

Основание под оборудование должно быть выполнено из бетона, под зольной камерой на пол уложен лист металла площадью не менее 1 кв.м. Расстояние до стен помещения должно быть не менее 30 см, особенно если они деревянные. Лучше всего сделать изолированное помещение в подвале или первом этаже дома (мини – котельную) с запасом дров.

Плюсы и минусы котлов

Сравнительно небольшая цена (по сравнению с котлами других типов), высокая надежность и большой срок эксплуатации делают дровяные котлы с водяным контуром популярными в регионах, где стоимость дров невысока. Но коэффициент полезного действия дровяных котлов считается самым низким из всех типов котлов (70-80%) при самом большом расходе топлива.

Периодичность загрузки дров варьируется от 3 до 8 часов. Чем выше качество котла, эффективнее теплообмен в водяном контуре, точнее контроль температуры воды, тем ниже будет себестоимость каждого полученного киловатта тепла.

Дровяные котлы, выпускаемые компаниями “SAS”, “Sime”, “Aton”, “Wichlaczh”, “Galmet”, пользуются заслуженной популярностью. Компании также выпускают отопительные дровяные котлы длительного горения с водяным контуром, которые можно назвать следующим этапом развития отопительного оборудования.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Предназначены для автономных отопительных домов. Их особенность – две камеры, которые могут работать с верхним и нижним обдувом. При этом топливо и продукты сгорания в этих установках сгорают отдельно друг от друга.

Содержание:

• Принцип действия и устройство ↓
• Достоинства и недостатки ↓
• Просмотров ↓
• Как сделать самому? ↓
• Стоимость и производители ↓

Применяется метод двойного дутья, когда в нижней камере горят дрова, в верхнюю камеру поступает водяной пар от их сгорания, который устраняется горячим паром.

Оборудование имеет ряд особенностей:

1. Корпус выполнен из толстых металлических листов (5-8 миллиметров).
2. Нет необходимости использовать водяной насос для циркуляции воды в системе, так как здесь ее движение зависит от конвекции.
3. Данные котлы способны нагревать теплоносители достаточно большого объема.
4. Сверху можно установить варочную поверхность, на которой будет готовиться еда;
5. Топливо можно использовать по-разному – дрова, уголь, торф, опилки в виде брикетов.

Принцип действия и устройство

instagram viewer

Принцип работы

Работа данного оборудования основана на пиролизе. Это технология разложения веществ под воздействием высоких температур. При бескислородном сгорании топлива выделяются газы, которые сами также сгорают, за счет чего происходит длительное поддержание температуры в теплоносителях.

Удобство заключается в том, что время сгорания топлива значительно увеличивается, так как первая камера сгорания герметична. В него закладывается топливо, после чего начинает работать дымоход. Благодаря принудительной вентиляции воздух циркулирует из одной камеры в другую.

Конструкция пиролизных котлов различается в зависимости от производителя. Особенностью этой системы является ее зависимость от электричества. Так как необходимо создать обратную тягу, чтобы отвести газы из первой топки, где сжигается твердое топливо. Организовать это естественным путем практически невозможно.

Камеры обычно отделены друг от друга решетками, но возможны и другие варианты. Конструкция теплообменника также может быть разной. Он может быть выполнен в виде чугунного или стального корпуса с водой.

Достоинства и недостатки

К достоинствам пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром можно отнести следующие пункты:

1. Топливо горит очень медленно , что позволяет длительное время поддерживать оптимальную температуру в доме и экономить на теплоносителях. Закладку дров следует производить не чаще, чем через каждые 10-12 часов, в отличие от обычных дровяных, которые требуют топлива через 3-4 часа.
2. Топливо сгорает полностью , что облегчает обслуживание котла. Не образуется зола, нет необходимости удалять остатки угля и шлака.
3. Две камеры позволяют регулировать процесс горения , сделать его автоматизированным. При этом КПД этого оборудования очень высок по сравнению с обычными дровяными агрегатами.
4. Топливо любого размера может быть помещено в топку , которая физически находится там. Дрова не нужно рубить, что делает их очень удобными в использовании.
5. Выброс вредных веществ в атмосферный воздух от таких систем отопления минимален.

Чтобы адекватно оценить оборудование, стоит отметить его недостатки.

В большинстве случаев отмечают следующие моменты, которыми недовольны владельцы котла и желающие приобрести:

1. Высокая цена. Цены указаны, почти вдвое дороже обычного дровяного котла.
2. Зависимость от электричества. Это не очень удобно для районов, где часты перебои с электричеством.
3. Возможно образование смол , которое сопровождает процесс пиролиза, а также при попадании холодной воды образуется накипь.
4. Оборудование требует регулярного обслуживания и чистки. Некоторые владельцы также отмечают его неэффективность. Но это спорно.

Views

Для работы пиролизного котла могут использоваться следующие виды топлива:

1. Дрова.
2. Уголь или древесный уголь.
3. Древесные отходы в виде поддонов.
4. Топливные брикеты.

В инструкциях к оборудованию обычно указываются допустимые виды топлива.

Как сделать самому?

Схема теплового оборудования для отопления содержит следующие основные элементы:

1. Топка.
2. Конструкция теплообменника.
3. Соединительные элементы.
4. Пиролизный котел, имеющий водяной контур.

При самостоятельной установке или создании узла основное внимание необходимо уделить схеме и чертежам. Саморазвитие нежелательно, особенно если у вас нет навыков работы с таким оборудованием.

Самый простой агрегат для домашнего использования собран на базе котла Беляева, при этом его максимальная мощность всего 40 кВт.

Для самостоятельной сборки пиролизного котла кроме чертежей и схем потребуются следующие материалы и инструменты:

• стальные листы;
• металлическая труба, диаметр – 4 сантиметра;
фитинги
• ;
• кирпичей;
• вентилятор, с помощью которого в камеру будет поступать воздух;
• сварочный аппарат, электроды;
фурнитура
• ;
• дрель, набор сверл;
• автоматика;

Устройство

Основное требование при установке оборудования – качественная вентиляция и работающий дымоход. В самодельных котлах воздух является основным переносчиком тепла.

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке оборудования, следует внимательно изучить схему сборки и чертежи. Осуществлять создание котла своими руками необходимо строго по полученной схеме работы. После того, как оборудование собрано, можно приступать к его установке.

При установке агрегата следует руководствоваться следующими правилами, соблюдение которых строго обязательно:

1. Расстояние от дымохода до задней части котла минимальное.
2. Стены и цоколь, рядом с которым устанавливается котел, должны быть обшиты огнеупорными материалами.
3. Должен быть обеспечен свободный доступ к каждой из топок.
4. Корпус должен быть заземлен.
5. Если для отопления используется вода, то стоит использовать только мягкую воду, можно использовать дистиллированную воду. Это уменьшит образование известкового налета в трубах.
6. Вентилятор подключается к сети с соблюдением всех правил электробезопасности.

Стоимость и производители

Котел пиролизный Траян-Т

В настоящее время проще приобрести готовый агрегат для отопления дома. При этом важно учитывать некоторые моменты.

При покупке котла обратите внимание на следующее:

1. Принцип работы пиролизного котла. Подходит ли он в конкретном случае, для каких условий предназначен?
2. Возможность приобретения дополнительных устройств , что повысит эффективность оборудования.
3. Узнайте положительные и отрицательные характеристики каждой конкретной модели, возможность использования разных видов топлива, отзывы об их работе.

Стоимость твердотопливного пиролизного оборудования для отопления дома зависит от ряда факторов, к основным из них относятся:

1. Мощность.
2. Возможность автоматизировать свою работу.

Разброс цен достаточно большой, что объясняется разными возможностями каждой конкретной модели. В среднем они стоят не менее 24 000 рублей, при этом мощность такого агрегата будет минимальной.

Но высокая цена не должна вас отпугивать, так как недорогой маломощный вариант, который будет иметь более доступную цену, подойдет и для обогрева небольшого по площади и объему помещения.

Для отопления дома площадью 100 квадратных метров будет достаточно оборудования мощностью 12 кВт. Кроме того, вы сможете снизить затраты на заготовку дров.

Примеры цен:

1. Траян Т 10кВт 47.000 руб.
2. Буржуа К Модерн 12кВт 52.000 руб.

Пиролизные котлы отечественного производства, по отзывам, не отличаются в лучшую сторону от зарубежных агрегатов. Различия есть как во внешнем виде, так и в качестве исполнения. Главным привлекательным моментом является низкая цена, которая иногда является основным показателем при выборе.

Наиболее популярны марки следующих российских производителей:

1. «Буржуй-К» выпускается одноименным заводом в Костромской области и заводом «Теплодар».
2. НТО “Траян”.
3. ООО «КЗКО» производит модельный ряд «Гейзер».

Среди зарубежных производителей можно выделить чешский агрегат КТП 25 производства компании «Ройек».

Эволюция дровяного котла. Краткая история дровяного котла.

Ящик с водой и огнем внутри. Это старая история. Древние люди открыли огонь. Волосатый пещерный человек потер две палочки друг о друга и сжег тлеющий уголь. Волосатый контролировал свой огонь, добавляя дрова нужного размера в нужное время.

Современные люди не любят пещеры и жизнь снаружи, поэтому они придумали, как засунуть огонь в коробку. Со своим огнём в коробках современные люди принесли огонь в помещение. Современные люди сохраняли тепло из коробки внутри и заставляли дым выходить наружу. Пожар в ящике допускался как для топлива , так и для управления воздухом .

Воздушный контроль был великолепен, но оставался огромный потенциал. Где-то в 1800-х годах умный мыслитель добавил большую коробку вокруг очага огня и заполнил пространство между ними водой. Котел родился.

Эпоха развития топлива

Давайте перенесемся в эволюцию дровяных котлов в 1900-е годы. 1900-е годы были веком развития топлива. В начале двадцатого века земля была бедна лесом из-за чрезмерной расчистки земель. В Новой Англии овцеводство привело к появлению ландшафтов, которые неузнаваемы, как сегодняшние ландшафты, покрытые деревьями. Современному человеку нужны были другие виды топлива. Промышленная революция способствовала изменениям. Транспортировка, переработка и автоматические кочегарки были одними из промышленных возможностей, которые помогли углю стать более популярным. Уголь представлял собой сконденсированную энергию, которую можно было разбить на мелкие кусочки, хранить легче, чем древесину, и которую можно было автоматически подавать в огонь. Каким бы хорошим топливом для отопления ни казался уголь, вскоре он был заменен мазутом. Масло потекло. Масло сжигается чище, чем дерево. В то время как угольные и жидкотопливные котлы претерпели значительные изменения, дровяные котлы развивались очень мало до конца 19 века. 00с. Многие современные люди думали, что дерево предназначено для пещерных людей. Популярность топлива для отопления зависит от государственной политики, войны, маркетинга, фондовых рынков, доступности и множества менее важных факторов. Неудивительно, что топливные рынки нестабильны.

Возрождение дровяных котлов

Нажмите, чтобы увеличить

Нефтяное эмбарго 1970-х расстроило современных американцев. Сочетание эмбарго с повышенным вниманием к окружающей среде создало сочетание возможностей сжигания древесины. Умные люди начали ковыряться. Ящик с водой с огнем внутри был и остается замазкой для пироманов. Профессор Ричард Хилл из Университета штата Мэн в Ороно получил финансирование от Министерства энергетики США и применил новый подход. Профессор Хилл, опираясь на концепцию каменного обогревателя, иногда называемого качелофеном, создал революционную конструкцию. Качелофен использует толстые кирпичи для получения высоких температур в камере сгорания. Дизайн профессора Хилла был:

1. Вероятно, первый дровяной котел с нижней тягой.
2. Двухступенчатый дровяной котел.
3. Дровяной котел с вентиляторным нагнетанием воздуха для горения.
4. Котел на дровах с независимой регулировкой вторичного воздуха.
5. Дровяной котел с водяным теплоаккумулятором в качестве ключевого компонента.

Здесь можно посмотреть чертеж конструкции.

Другие разработки 1970-х были важными, но менее научными:

1. Многотопливные дровяные котлы с раздельными камерами сжигания дров и мазута стали широко известны в конце 19 века.70-е годы. Многотопливные котлы HS-Tarm OT попали на обложку Popular Mechanics в 1979 году.
2. Многие бренды добавляли в камеру сгорания независимый вторичный воздух, но это редко срабатывало. Температура в топке была недостаточной для воспламенения дыма. Без температуры топки, достигающей более 500 градусов по Фаренгейту, вторичный воздух будет только охлаждать огонь и производить больше креозота. Коробка с водой не создает горячую среду. Конструкция профессора Хилла изолировала горение от водяного теплообменника, но большинство дровяных котлов XIX в. В 70-х и 1980-х годах пытались создать жаркую среду в боксе, температура которой не превышала 180 градусов по Фаренгейту. Это не имело смысла, но большинство дизайнеров не совсем понимали. У меня есть ясные воспоминания о моем отце, который был экспертом по сжиганию дров, взбежал по долине крыши с 10/12 скатами с комком цепей и швырнул его в дымоход. Дымоход был забит сажей, которая загорелась. Вежливость быстро покидает человека, когда его огонь выходит из коробки.

Дровяные котлы находят свое применение

В 1980-х было больше признаков разумного замысла. Essex Thermodynamics и Eshland производили дровяные котлы с нисходящей тягой, которые очень походили на современные дровяные котлы с газификацией. В котлах использовались вентиляторы для перемещения воздуха вниз через основание топки во вторичную камеру, где сжигался дым. Гарн также начал строить котлы, разделяя многие концепции котлов профессора Хилла. Garn по-прежнему занимается производством котлов, очень похожих на котлы Garn начала восьмидесятых годов. Котлы Garn горят горизонтально с длинным факелом из керамического огнеупора. Если в котле профессора Хилла использовался независимый резервуар для хранения тепла, то Гарн заключает камеру сгорания в большой резервуар с водой. Дровяные котлы Garn были и остаются в форме паровозных двигателей.

Несмотря на прогресс на некоторых фронтах, многие котлы 1980-х годов продолжали использовать прямоугольную топку с чугунными решетками в нижней части и какой-то базовый контроль воздуха. Долговечность было легче понять, чем горение. Многие котлы той эпохи строились на десятилетия. Многие продолжают работать 30 лет спустя. 30- и 40-летние 70-е и 80-е сейчас сами приближаются к 70-м и 80-м годам. Они не собираются инвестировать в новый дровяной котел. В нашей жизни не так много продуктов, которые работают так же усердно, как дровяные котлы, и служат всю взрослую жизнь.

В течение 1990-х дровяные котлы продолжали медленно развиваться. С появлением дешевой нефти спрос и интерес к дровяным котлам снизились. Однако в 1990-х годах более распространенными стали газифицирующие дровяные котлы с пониженной тягой. Большинство потребителей в 1990-х годах могли признать, что новые, более чистые дровяные котлы с вторичными камерами сгорания предпочтительнее, чем обычные технологии 1970-х годов.

Рождение нового вида

Как ни странно, в то же самое время произошел эволюционный раскол в технологии дровяных котлов. Поскольку многие внутренние дровяные котлы постепенно и непрерывно совершенствовались, совершенно новая концепция заключалась в том, чтобы вынести очаг огня на улицу. Наружные дровяные котлы (OWB) получили известность.

Как следует из названия, OWB располагаются за пределами здания, которое они отапливают. OWB автономны, герметичны и изолированы. Новомодная идея наружных дровяных котлов заключалась в том, чтобы сэкономить на стоимости оборудования и подготовке древесины, а не сосредоточиться на технологии сжигания. Большинство OWB представляли собой не что иное, как бочку с водой вокруг нее, встроенную в стальной садовый сарай. По мере того как горел огонь и нагревалась вода, циркуляционный насос подавал горячую воду под землю по изолированным трубам в отапливаемое помещение. Короткие дымоходы и расположение на открытом воздухе устранили опасность пожара в дымоходе, термические опасности и переместили горелку ближе к дровам. Размещение огня снаружи вместе с ложной рекламой и маркетингом фактически гарантировало сжигание холодных, сырых дров, мусора и всего, что могло загореться. К сожалению, попытка сэкономить на обработке древесины без особого внимания к эффективности привела к увеличению потребления древесины в два-три раза по сравнению с дровяными котлами внутри помещений. Представляя серьезный регресс для современного человека, OWB вскоре стал врагом общества номер один с воздушными регуляторами. Наружные дровяные котлы не горели чисто.

Эпоха компьютеров

В конце 1990-х и начале 2000-х годов дровяные котлы интегрировались с технологией управления микросхемами. Наряду с кислородными датчиками микросхемы позволяли точно контролировать горение в зависимости от реальных условий горения. Это часто называют лямбда-контролем. Компьютерное моделирование позволило более точно спроектировать воздух и камеру сгорания. Как и во многих аспектах нашей жизни, сжигание древесины, одна из самых элементарных форм производства энергии для человечества, с незапамятных времен была компьютеризирована.

Было внесено множество других улучшений конструкции:

1. Искусственная тяга вместо принудительной подачи воздуха для горения
2. Очистка теплообменника от пыли
3. Усовершенствованная интеграция с термоаккумуляторами
4. Блоки управления котлами, в которые встроены блоки управления распределением тепла
5. Запись текстовых данных и предупреждения

Современный дровяной котел Примеры:

Котел Fröling S3 Умный котел Effecta

Влияние Агентства по охране окружающей среды США

С 2015 года Агентство по охране окружающей среды США регулирует дровяные котлы.