Особенности котла длительного горения на дровах

Котел длительного горения – прибор отопления, к котором в качестве топливного ресурса используются дрова, пеллеты, каменный уголь. Особой популярностью у дачников и владельцев коттеджей пользуется твердотопливный котел на дровах. Устройства такого типа не требуют частого обслуживания, кроме того себестоимость каждого 1кВт/ч тепловой энергии намного ниже по сравнению с использованием газовых или жидкотопливных агрегатов. Перед монтажом необходимо изучить все особенности, положительные и отрицательные моменты подобного отопления для частного дома.

Принцип действия дровяного генератора тепла

Дровяной котел длительного горения, оборудованный водяным контуром, в своем действии использует окисление древесины под воздействием высокой температуры и ограниченного содержания кислорода. Из-за большого скопления дыма, который ограничивает доступ кислорода, дерево начинает обугливаться и выделяется большое количество СО.

Устройство и сам механизм действия дровяного котла длительной работы от одной загрузки направлены на то, чтобы воспроизвести подобные условия в ограниченном пространстве топочной камеры. Таким образом, дрова в этих условиях тлеют, а не горят, благодаря чему период работы увеличивается, а недостаток тепла компенсируется за счет догорания выделяемых газов.

Котлы отопления на дровах длительного горения типа «Буран» в своей конструкции содержат следующие узлы:

1. Топочная камера – устройство предусматривает одновременно две камеры сгорания. Первая топка (с горизонтальной, либо вертикальной загрузкой), необходима для сжигания древесины. Вторая необходима для дожига выработанного углекислого газа. Для того чтобы обеспечить полное сжигание газа, топку конструируют из шамотного кирпича, что позволяет предотвратить теплопотери и помогает поддерживать температуру в районе 800 °C.
2. Автоматика – принцип работы котла длительного сгорания на дровах схож с автономной станцией. Контроллер предназначен для регулировки притока воздуха, тем самым изменяя температуру нагрева. Котлы длительного горения для отопления дома с более простыми конструкциями оборудованы ручным управлением шиберной заслонки.
3. Водяной контур – внутри топочной камеры устанавливается змеевик, по которому происходит циркуляция теплоносителя. Чугунная версия осуществляет нагрев с помощью водяной рубашки, которая окружает топочную камеру. Батареи отопления подключаются через подающий и обратный отводы, которые соединяются с контуром.
4. Зольник – это место, куда собирается пепел. Данный узел нуждается в систематической очистке, для того чтобы поддерживать котел в технически исправном состоянии.
5. Дымоход – конструкция предусматривает ломаный дымоход, предназначенный для того чтобы аккумулировать тепло отходящих газов.
6. Все узлы, которые входят в дровяные котлы длительного горения, располагаются внутри стального корпуса, изготовленного из листового металла толщиной 5-6 мм.

Отопительный дровяной котел длительного горения, подобранный согласно всем требованиям, или самодельный котел длительного горения без проблем способен обогреть жилую площадь порядка 400-500 м2. При этом итоговая стоимость отопления дешевле, чем на электричестве и газе.

Преимущества и недостатки котлов длительного горения

Котлы длительного горения на дровах для домов и дач идеально подойдут собственникам жилья, у которых есть возможность приобретения высококачественных относительно недорогих дров. В общем, вся работа заключается в длительном тлении топлива из-за ограниченного поступления воздуха. Загрузки хватает на 80% дольше, чем при работе классического твердотопливного котла.

Положительные качества:

• нет необходимости в частой загрузке топлива – в зависимости от того, какая выбрана модель загрузка дров в топочную камеру, требуется от одного раза каждые 3-4 часа и вплоть до 12 часов;
• экономичность;
• надежная конструкция и долгий срок службы;
• легко сделать дровяной котел своими руками;
• высокий коэффициент эффективности работы;
• экологичность;
• возможность использования различных типов топлива и их комбинирования (уголь, дрова, пеллеты, опилки);
• агрегат работает автономно и нет необходимости его подключать к другим коммуникациям;
• недорогое и доступное топливо.

Отрицательные качества:

• на порядок дороже, чем классические приспособления;
• необходимость в оборудовании специального помещения;
• из-за низкого уровня теплотворности дров КПД от 70 до 89%;
• достаточно сложная конструкция и установка;
• нет возможности регулировки температурного режима;
• необходимость загрузки топлива каждые 8-12 часов;
• требуется постоянная чистка.

Также серьезным минусом является то, что покупные или самодельные котлы длительного горения на дровах не могут полностью работать без вмешательства человека.

От чего зависит длительность горения дров?

Собственники частных домов, которые приняли решение установить отопительный твердотопливный котел на дровах, в первую очередь интересуются тремя характеристиками – ценой, тепловой мощностью и длительностью горения с одной загрузки. Данные характеристики связаны между собой, чем дольше продолжительность работы и выше мощность, тем дороже стоит агрегат.

Многие владельцы частных домов хотели бы установить котел на твердом топливе, который нет необходимости каждые 4-6 часов загружать топливом. Исходя из этого, многие производители и продавцы используют приставку «продолжительность горения» абсолютно ко всем теплоагрегатам, даже к пеллетным, которые могут самостоятельно работать до 7 суток.

Продолжительность процесса горения, как правило, основывается на использовании режима тления с ограниченной подачей кислорода. Но сжигание угля и дров таким образом является неэффективным потому что:

1. КПД угольных и дровяных котлов 70-75% достигается только в момент максимального горения. При тлении эффективность падает до 40-50% (это КПД обычной буржуйки).
2. Дрова при тлении выделяют достаточно мало тепловой энергии. А кому нужен агрегат продолжительного горения, который не обогревает дом должным образом?!
3. Свежесрубленные деревья определенных пород (ива, тополь), а также низкокалорийное топливо не может быть сожжено должным образом в режиме тления.

Как правило, твердотопливные дровяной котел для отопления частных домов – это те приборы, у которых увеличенная топливная камера, именно ее размер влияет на продолжительность процесса при прочих равных условиях.

Принцип действия достаточно простой: чем больше в топку загружено дров – тем дольше они горят и выделяют тепло.

В зависимости от выбора и уровня влажности сырья, напрямую зависит, сколько тепла оно может выделить. Наиболее популярным видом топлива зачастую являются отходы деревообрабатывающей промышленности. Но этот вид топлива достаточно низко калорийный, из-за этого его требуется достаточно большое количество. Наиболее производительным топливом являются сухие дрова, качество которых должно быть одинаково высоким во время каждой закупки.

Как правильно топить дровяной котел?

Чтобы добиться достаточно долгого горения, необходимо тщательно соблюдать все рекомендации производителя, и тщательно изучить руководство по применению устройства:

1. Розжиг дров должен производиться при полностью открытой заслонке.
2. Котел должен переводится в режим длительного горения только после того как температура достигнет отметки в 600 °C.
3. Влажность дров должна быть не более 20%. Не рекомендуется использовать в качестве топлива хвойные породы дерева.

Существует также пошаговая инструкция от «Сантехник Портал», как правильно топить древесиной. Укладка дров должна осуществляться согласно следующим требованиям:

1. Поленья должны быть наколоты крупными кусками.
2. В топке дрова должны быть уложены максимально плотно. Очень важно чтобы между дровами было как можно меньше пустот.
3. Поленья должны быть меньшей длины как минимум на 5 см, нежели длина загрузочной камеры.
4. Розжиг должен быть осуществлен исключительно при помощи сухих лучин. Использование керосина или бензина при розжиге дров категорически воспрещается. Периодически рекомендуется использовать специальные химические брикеты, предназначенные для удаления смолянистых отложений на стенках.

Котел длительного прогорания устроен таким образом, что позволяет сэкономить топливо примерно на 15-30%, в зависимости от модели. Расход дров можно рассчитать следующим образом:

1. Обычно, считается, что для обогрева каждых 100 м2 необходимо 3 Гкал/месс.
2. Во время сгорания 1 кг дров, выделяется 3200 ккал.
3. Для того чтобы получить 1 Гкал, котлу длительного сгорания необходимо сжечь 321 кг дров.
4. Для получения 3 Гкал, необходимо около тонны древесины.
5. В течение отопительного сезона, для обогрева дома на 100 м², нужно 7-8 тонн дров.

Совет! Для того чтобы увеличить КПД, необходимо увеличить топочную камеру, но из-за этого габариты самой конструкции также увеличатся.

Какой вид ТТ-котла на дровах выбрать для отопления дома?

Наиболее популярными для обогрева дач и частных коттеджей являются дровяные котлы с небольшими топочными камерами.

Бытовые котлы, которые могут работать на одной закладке дров в течение 8-12 часов, по типу действия бывают следующих видов:

1. С удлиненной топкой. Наиболее распространенный и наиболее конструктивно простой тип дровяного котла. Главным отличием его от стандартных твердотопливных агрегатов является вытянутая форма и удлиненная топка. После розжига непосредственно в камеру сгорания осуществляется дозированная подача воздуха, благодаря чему существенно увеличивается время работы на каждой закладке дров (до 6-8 часов).
2. Котел верхнего горения. Одной из главных особенностей такой модели, по сравнению со стандартными котлами, где розжиг осуществляется снизу, в камере котла с верхним сгоранием топливо тлеет под действием горелки, которая движется сверху, медленно опускаясь вниз.
3. Пиролизный или, как его еще называют, газогенераторный котел, отличается от двух предыдущих более сложным принципом работы. Устройство пиролизного изделия несколько усложнено, благодаря чему он может непрерывно работать до 12 часов на каждой топливной закладке. Принцип работы: дрова в топочной камере не горят, а очень медленно тлеют, из-за чего выделяется газ, который отводится в нижнюю камеру, где сжигается под принудительной подачей кислорода, выделяя дополнительное тепло.

Различные модели дровяных отопительных приспособлений между собой имеют большие отличия по:

• размерам камер сгорания;
• типам конструкции;
• материалу изготовления.

Перед тем как купить прибор отопления, нужно учитывать эти и другие важные параметры оборудования.

Чаще всего теплообменник делают из чугуна или стали. Чугунный, в отличие от стального, имеет больший срок службы, дольше остывает, но из-за резких перепадов температуры может быть разрушен. Сталь более устойчива перед температурными перегрузками, но более подвержена коррозии и ее средний срок службы около 10-15 лет.

На дачах, как правило, устанавливают простые одноконтурные агрегаты дешевого сегмента. В доме, где круглый год обитают люди, наиболее разумной будет установка двухконтурного котла. В этом случае один контур будет отвечать за обогрев дома, а второй за его обеспечение горячей водой.

У каждой модели есть свои особые усредненные данные, технические параметры:

• мощность около 100 кВт;
• на выходе температура теплоносителя 80 °C, на обратке – минимум 50 °C;
• рабочее давление составляет в среднем 1 атм.;
• общий вес – до 400 кг;
• средняя продолжительность работы при одной загрузке дров 10-12 часов.

Частные коттеджи, где круглый год проживают люди, оборудуются котлами длительного горения, которые оснащены теплообменниками, врезающимися в отопительную систему. В данных агрегатах теплоноситель, получая от сгорания дров тепловую энергию, несет ее к радиаторам.

Внимание! В случае использования в тепловой системе циркуляционного насоса, необходимо убедиться, что теплообменник котлоагрегата сможет выдержать рабочее давление всей системы.

Наиболее эффективными считаются пиролизные агрегаты, которые имеют самый высокий КПД 97 % и длительный срок работы без дозаправки.

Можно сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками, следуя схемам, если под рукой есть необходимый инструмент и небольшой опыт в сварочных работах.

Самодельный агрегат сократит число затрат!

Есть способ, который позволит вдвое уменьшить затраты – самостоятельно собрать котел длительного горения или доверить все работы специалистам, которые себя хорошо зарекомендовали в этом типе работ. Здесь вам необходимо будет подобрать требующуюся вам конструкцию и чертежи, а также изучить все этапы изготовления самодельного отопительного агрегата.

Предлагаем вам изучить самодельный отопительный агрегат, работающий как на дровах, так и на угле от В. Дашко. Высокая надежность и эффективность котлов такой конструкции, проверены временем на различных объектах. Вот технические параметры представленной модели:

• мощность – 22–24 кВт;
• длительность горения (в среднем) на дровах 10-12 часов, минимум – 8 ч;
• КПД — 75-77%;
• максимальное рабочее давление в системе отопления – 3 Бар, номинальное – 1.5 Бар;
• количество воды в котловом баке — 50 л;
• размер загрузочного проема (ширина х высота) 360 х 250 мм;
• общий объем топки — 112 л, полезный (под загрузку топлива) — 83 л;
• глубина топки — 46 см, оптимальная длина полена – 40 см.

На чертеже наглядно демонстрируются габаритные размеры и устройство котла длительного горения, изготовленного своими руками:

Полезная вместительность топливника рассчитывается до нижней кромки загрузочного проема, так как заполнять камеру доверху нежелательно. Устройство работает следующим образом:

1. После того, как твердое топливо заложено и осуществлен его розжиг, дверцы герметично закрываются.
2. На электронном блоке управления необходимо выставить предпочтительную температуру теплоносителя, рекомендуемая не ниже 50 °C, после чего блок запускается в работу при помощи нажатия соответствующей кнопки, включается вентилятор.
3. Как только достигнут предел установленной температуры, вентилятор отключается, и в топливник перестает подаваться воздух. ТТ-котел переходит в режим ожидания, в этом состоянии дрова начинают очень слабо тлеть и практически не выделяют тепло.
4. После того как температура в котловом баке падает ниже заданной отметки, контроллером предается команда на пуск вентилятора и процесс горения возобновляется.
5. Производительность вентилятора изменяется непосредственно контроллером, для того чтобы достичь максимальной эффективности горения. Режим сжигания методом тления в котле такой модели отсутствует напрочь, он находится либо в режиме интенсивного горения, либо в режиме ожидания.

На чертежах в разрезе демонстрируется внутреннее устройство агрегата:

В отопительной установке реализуется стандартный способ сжигания твердого топлива с прямой передачей тепла на стенки водяной рубашки и своду, который является днищем бака котла. В этот бак погружается жаротрубный теплообменник, который отбирает теплоту дымовых газов. Снизу через колосниковую решетку в топку подается воздух, который подогревается в канале.

Длительный период горения обеспечивается, благодаря большому объему топливника и полному перекрытию подачи воздуха непосредственно в топку в режиме ожидания. После того как вентилятор отключается, срабатывает гравитационная заслонка, благодаря которой закрывается воздуховод и таким образом предотвращающая раздувание углей тягой дымохода.

На следующем чертеже демонстрируется устройство задней части и жаротрубного теплообменника:

Для того чтобы собрать твердотопливный котел долгого горения обычно используют низкоуглеродистую сталь марок СТ 3, 10, 20. Оптимальным вариантом считается СТ 20, срок службы котлов, сделанных из этой марки стали доходит до 15 лет. Сталь с большим содержанием углерода (СТ 35,45) обладает свойством прокаливаться из-за высоких температур, и поэтому является непригодной для изготовления теплогенератора.

В том случае если вы обладаете достаточным опытом и знаниями сварочных работ, а также у вас есть возможность приобрести более дорогой металл, тогда в качестве материала для изготовления камеры сгорания рекомендуется использовать жаропрочную сталь, легированную молибденом или хромом (к примеру: 12ХМ, 12Ч1МФ).

Совет! Заготовки лучше всего рубить на гильотинных ножницах где-нибудь в мастерской.

Кроме того, необходимы следующие материалы:

• для изготовления колосников нужен уголок равнополочный 50 х 4 мм;
• труба DN50 – на теплообменник и патрубки подключения системы отопления;
• труба DN150 – на дымоходный патрубок;
• труба профильная 60 х 40 мм для воздушного канала;
• полоса стальная 20 х 3 мм;
• базальтовый утеплитель плотностью 100 кг/м³ и толщиной 2 см;
• гладкий листовой металл 0,3—0,5 мм с полимерной окраской;
• готовые ручки на дверцы;
• шнур, картон асбестовый.

Из инструментов потребуются сварочный аппарат, болгарка, дрель и электроды марки АНО-21 или МР-ЗС.

Твердотопливный котел длительного горения на дровах, благодаря особой конструкции, отличаются увеличенным временем прогорания топлива. Одной загрузки хватает в среднем на 8-10 часов работы агрегата. В результате сокращается потребление ресурса: при КПД 75% на сезон требуется всего 7-8 тонн дров. При этом экономный агрегат легко можно сделать своими руками.

Как собрать такой ТТ-котел смотрите на видео: