Как выбрать твердотопливный котел для отопления частного дома?

На роль постоянного источника тепла подойдет не каждый твердотопливный котел (ТТК). Точнее, не каждый оптимально подойдет под ваши индивидуальные требования, хотя у всех они примерно одинаковые: надёжный, долговечный, экономичный, максимально долго работающий на одной закладке, простой в обслуживании и недорогой. На первый взгляд – такого ТТК просто не существует. Но мы все же попробуем разобраться, так сказать, step-by-step.

Топливо

Эффективнее всего ТТК работают на том топливе, под которое их изначально спроектировали. Поэтому от топлива и начнем плясать.

Для начала надо ответить на вопрос: какое топливо наиболее доступно в вашем регионе? Выбор котла на наиболее доступном топливе, по крайней мере, гарантирует наименьшие финансовые затраты на его (топливо) приобретение. Хотя и не гарантирует максимум удобства в эксплуатации. Так или иначе, если ответ на данный вопрос - дрова или уголь, то ваш выбор – котлы с ручной загрузкой топлива.

 

Котлы с ручной загрузкой

Максимально долго и с наивысшим КПД (до 92%) работают пиролизные (газогенераторные) котлы, в которых процесс горения управляем почти на 100% за счет наличия вентилятора.

Пиролизные котлы не стоит путать с обычными котлами длительного горения, то есть котлами, в которых продолжительная работа на одной закладке обеспечивается не высокой эффективностью сгорания топлива, а наличием огромной загрузочной камеры. Длительность и эффективность горения находятся в обратно пропорциональной зависимости: при номинальной нагрузке ТТК выдаст максимально возможный для своей конструкции КПД, но при этом продолжительность горения будет минимальна. При уменьшении нагрузки (режим тления и пониженная температура в котле) часть топлива будет улетать в небо черным дымом, но котел будет работать максимально долго. Так грузовики оснащают увеличенными топливными баками – увеличивая нагрузку на авто и уменьшая тоннаж загрузки.

Среди ТТК пиролизные - самые дорогие. Поэтому некоторые покупатели ищут вариант «побюджетнее, но чтобы обязательно пиролизный». Зачастую такие бюджетные варианты не оправдывают ожидания покупателя, вследствие чего на просторах интернета появляются гневные публикации недовольных пользователей, развенчивающие «мифы о пиролизных котлах». И невдомек-то им, что бюджетный котел, который они купили как пиролизный, на самом деле таковым вовсе не является.

Поэтому тут так: либо раскошеливаться, либо НЕ пиролизный. Третьего не дано.

Основные отличительные черты настоящих пиролизных (газогенераторных) котлов от всех остальных >>>

Если нет возможности приобрести пиролизый ТТК, то лучше всего остановить свой выбор на классическом ТТК известной марки, давно присутствующей на рынке. По крайней мере, вы сможете почитать реальные отзывы владельцев и сделать для себя некоторые выводы.

 

Время горения. Если подойти к вопросу выбора классического ТТК исходя из максимальных показателей по времени горения топлива на одной закладке, то также нужно учитывать материал теплообменника и конструкцию. Время горения топлива в ТТК зависит не только от вида топлива, но и от конструктивных особенностей котла.

Водогрейные ТТК заимствовали конструкцию топки у обычной каменной печи. Разница лишь в том, что топка водогрейного котла - двустенная, выполнена из чугуна или стали, а полости заполнены теплоносителем. Но внутренняя часть топки такая же, как у печи – это коробка, разделенная колосниковой решёткой на две части. Нижняя часть, меньшая – это зольник с дверцей для очистки, через которую, кроме того, поступает воздух для горения, проходя снизу-вверх через колосниковую решётку. Верхняя часть, большая – загрузочная камера, она же топка, соединённая с дымоходом. Такая конструкция характерна для чугунных секционных ТТК и для многих стальных.

При такой компоновке, весь объём загруженного топлива принимает участие в горении. Образно говоря, это как тающий кубик льда, который достали из морозилки. Поэтому время горения на одной закладке зависит во многом от вида топлива и его количества. Настройки подачи воздуха также имеют значение, но радикально ситуацию не меняют.

Время горения топлива в котлах такой конструкции при номинальной нагрузке будет таким же как в печи: дрова – 2-4 часа, уголь - 3-5 часов, брикеты - 2-5 часов (в зависимости от вида).

Существует отдельная группа классических ТТК, которые немного отличаются по своей конструкции от «прадедушек». Речь идёт о стальных ТТК с верхней загрузкой и вертикальной загрузочной камерой шахтного типа. Подача воздуха у таких котлов осуществляется так же снизу, через дверцу зольника, но горение топлива происходит только в нижней части, а не во всем объеме. Это сравнимо с горением свечи или спички. По мере прогорания нижних слоёв, топливо опускается вниз.

Такая конструкция дает возможность сжигать топливо дозированно, позволяя более точно настроить режим работы котла. А время горения топлива на одной загрузке зависит не только от вида топлива, но и от размера загрузочной шахты. Так, например, на угле такие котлы работают 8-12 часов на одной загрузке. К тому же, ТТК шахтного типа имеют многоходовой вертикальный теплообменник, позволяющий лучше снимать тепло с отходящих дымовых газов. А встроенный экономайзер, устройство подачи и нагрева вторичного воздуха, способствует дожигу горючих примесей дымовых газов.

Если собрать данные по продолжительности работы и эффективности разных ТТК, то получится следующая таблица.

Как увеличить время работы любого ТТК на одной загрузке >>>

 

Сталь или чугун?

В России всегда больше любили чугун, и на то есть свои причины. Дело тут в стереотипах, которые сложились со старых добрых времён, когда материалы для производства любой техники бытового назначения использовались по остаточному принципу – что попроще. Для производства стальных бытовых котлов со времен СССР и по сей день у нас любят использовать сталь бюджетных марок, а культура производства оставляет желать лучшего – отсюда и проблемы с коротким сроком службы российских стальных котлов. А вот чугуна в стране всегда хватало, поэтому на толщине стенок теплообменника особо не экономили.

В Европе котлы делают из специальной котловой стали, которая по долговечности не уступает чугуну. При этом стальной котел легче и компактнее чугунного, но самое главное – он не боится повышенных нагрузок. Например, ударных – когда вы неосторожно очищаете котел от шлака, и удар инструмента приходится в одну и ту же точку. Температурных: например, при нерегулярной эксплуатации котла (в системе залит антифриз), вы приехали на дачу и хотите быстро прогреть дом, «поддаете жару», и в горячий котел возвращается ледяная «обратка».

Иными словами, качественный стальной твердотопливный котел весьма надежен как при регулярной, так и при периодической эксплуатации на любом твердом топливе.

Классические чугунные котлы подходят для постоянной эксплуатации на любом виде твердого топлива. Особенности конструкции чугунных ТТК предполагают охлаждаемые колосники, поэтому они прекрасно выдерживают длительную эксплуатацию даже на самых высококачественных сортах угля. А на «грязном» топливе, дающем много сажи и смол, особенно в режимах тления, чугунные ТТК устойчивы к агрессивным химическим соединениям которые налипают на стенки теплообменника.

Глубина чугунных ТТК зависит от количества секций, из которых собран котел. Следовательно, больше мощность – больше секций – глубже топка – длиннее поленья. Поэтому чугунный ТТК под дрова целесообразно выбирать от 4-5 секций и выше, то есть от 20-30 кВт.

В котлы из чугуна мощностью до 20 кВт входят только короткие поленья, потому они больше подходят для эксплуатации на угле или брикетах. Правда с одной оговоркой – мощность котла должна соответствовать тепловой нагрузке с небольшим запасом (10-15% от номинала).

Автоматические твердотопливные котлы

ТТК с автоматической подачей работают на гранулированном топливе – пеллетах, которые производят из древесных опилок или отходов переработки сельхозпродукции. Некоторые автоматы могут работать и на угле – специально подготовленном, калиброванном.

Существует множество автоматических ТТК, все они тоже отличаются конструкцией, эффективностью, уровнем автоматизации и т.д. Условно их можно разделить на две группы: с факельными горелками, которые могут работать только на пеллетах, и с ретортными – которые могут работать на пеллетах и угле (хотя не все ретортные горелки приспособлены под уголь).

Факельные пеллетные горелки и внешне и по конструкции во многом напоминают газовые и жидкотопливные горелки. На котле они размещаются аналогично: тело горелки вместе с навесным оборудованием находится снаружи, в топке котла размещается только факельная часть. Размеры их также достаточно компактны, чаще всего близки к размерам жидкотопливных и газовых собратьев. Вес – порядка 10 кг (у бытовой серии до 60 кВт).

Различаются факельные горелки степенью автоматизации процессов, а также наличием системы самоочистки (в базе или опционально).

Устройство, подающее пеллеты в горелку – шнек - управляется автоматикой горелки, но не связан с нею жёстко, только с помощью кабелей и топливного рукава. Данная конструкция позволяет разместить оборудование в котельной небольших размеров – от 4-5 м², что является огромным преимуществом. Высокоточная автоматика и легкоуправляемые механизмы горелки позволяют минимизировать расход топлива. Наиболее корректно автоматические ТТК с такими горелками работают на высококачественных белых пеллетах.

  

Ретортные горелки на пеллетах, угле или комбинированные (пеллеты/уголь) монтируются внутри специальной топки ТТК. Изготовлены они из тугоплавких сплавов и очень массивны. Снаружи, через боковую стенку котла, к горелке жёстко подключен горизонтальный питательный шнек, над которым находится топливный резервуар - бункер. Нагнетательный вентилятор также находится снаружи. Автоматика управления соединена кабелями со всеми элементами конструкции. Такая конструкция более громоздка и требует более просторной котельной.

Конструктивные особенности таких котлов предполагают только ручную очистку от сажи, золы и шлака, как самой горелки, так и теплообменника, и зольника.

Регулировка мощности горелки осуществляется по тому же принципу, что и у факельной – меняется скорость вращения (производительность) подающего шнека и вентилятора, ступенчато или плавно, в диапазоне от 20 до 100%.

Но если и факельная, и ретортная горелки могут автоматически выключаться при достижении нужной температуры, то заново включиться в автоматическом режиме может только факельная.

Ретортные горелки редко оснащены устройством автоматического розжига. Вместо полного выключения горелка переходит в режим тления – на поверхности чаши горелки небольшое количество топлива тлеет, а дутьевой вентилятор периодически подает небольшое количество воздуха. При необходимости, автоматика котла либо полностью блокирует этот процесс, и тление прекращается, либо включает вентилятор и шнек – тогда горение возобновляется.

Потребление топлива и электроэнергии у котлов одинаковой мощности с факельными и ретортными горелками также отличается, у ТТК с ретортной горелкой - выше. Но тут важно не делать поспешных выводов. Ретортные горелки очень неприхотливы, долговечны и всеядны. В зависимости от комплектации, они могут сжигать, помимо белых пеллет, любые горючие гранулы: пеллеты любого происхождения, ореховую скорлупу, калиброванный уголь. На угле на одной заправке, котел способен работать в зимнее время от 5 до 10 дней, пока шлаком не заполнится ящик зольника.

Один из критериев выбора ТТК с автоматической подачей ТТ такой же, как и для котла с ручной подачей – доступность топлива. Этот аспект способен перевесить многие недостатки. Поэтому, если в вашем регионе есть доступный по цене калиброванный уголь, ТТК с ретортной горелкой будет лучшим выбором.

 

Существует масса вариантов исполнения ТТК с автоматической подачей топлива, не все из которых, с нашей точки зрения, заслуживают внимания. В частности, это касается «универсальных» конструкций. На это есть объективные причины.

Пример. Пеллетный котел с одной топкой под факельную горелку, не предполагающий использования кускового топлива, имеет многоходовой теплообменник, оснащенный завихрителями (турбулизаторами), который обеспечивает максимальный съём тепла от отходящих дымовых газов. Дымовые газы в дымоход попадают благодаря избыточному давлению в топке, которое создает вентилятор горелки. При температуре около 1500°С на факеле горелки, температура отходящих дымовых газов составляет всего 130-150°С, а иногда и ниже. Такой котел очень эффективен, КПД его 90% и выше.

А у ТТК, который работает на дровах, теплообменник полутора- или двухходовой, позволяющий дымовым газам отходить в дымоход за счет естественной тяги. И при температуре 800°С на факеле дровяной загрузки, температура газов на выходе в дымоход будет более 200°С. А теперь представьте – какая температура дымовых газов будет у этого котла, если в него вмонтировать пеллетную горелку, и какая будет его эффективность?

В таблице приведены данные по температуре горения разных видов топлива.

 

В таблице ниже перечислены возможные варианты ТТК с автоматической подачей топлива в порядке убывания их эффективности и удобства эксплуатации.

 

---

Так или иначе, мы здесь просто изложили некоторые факты о твердотопливных котлах, их конструкции и принципах работы. Надеемся, они помогут вам в выборе.