Котел на дровах: Устройство и классификации твердотопливного котла на дровах

Устройство и принцип работы

На современном рынке можно найти огромное количество моделей твердотопливных котлов, но их устройство и принцип работы мало чем отличаются. Любое оборудование для обогрева помещений состоит из следующих деталей:

камера для сгорания топлива;
дымоход;
камера для сбора золы;
змеевик или теплообменник.

Простейшие модели твердотопливных котлов чем-то напоминают буржуйку. После сгорания дров пламя нагревает трубы с водой, жидкость нагревается и поступает в двухконтурную систему отопления. Коэффициент полезного действия у моделей невысокий, а расход топлива значительный.

Современные агрегаты имеют усовершенствованную конструкцию, они оснащаются автоматикой, которая регулирует процесс горения. После сгорания топлива нагретая вода подаётся циркуляционным насосом к радиаторам. Отопительные приборы отдают часть тепла, жидкость охлаждается и поступает по обратному трубопроводу в котёл. Современные системы отопления часто оборудуются расширительным баком закрытого типа, что позволяет избежать испарений воды во время нагревания.

В процессе сгорания дров образуется дым, который отводится на улицу при помощи дымохода. Через некоторое время на стенках этой конструкции оседает сажа, что приводит к уменьшению диаметра трубы и ухудшению тяги. Для очистки дымохода от загрязнений используются специальные отверстия с заслонками. Сажу удаляют с канала при помощи специальных ершей или щёток.

Повысить коэффициент полезного действия твердотопливного котла помогает автоматика:

температурный датчик срабатывает при понижении температуры теплоносителя, он подаёт сигнал на пульт управления для включения вентилятора;
манометр подаёт сигнал при увеличении давления, выше нормальных показателей;
для предотвращения аварийных ситуаций в системе установлен стравливающий клапан;
циркуляционный насос начинает перекачивать воду после нагревания теплоносителя в котле до определённых температурных параметров.

Эффективность котла зависит от вида используемого топлива. Если агрегат предназначен для работы на дровах, то нельзя использовать уголь или пеллеты. Использовать недостаточно просушенные дрова также не рекомендуется, они дают мало тепла, но образуют много сажи и водяного пара.

Монтаж дровяных котлов в системе отопления

Самостоятельное изготовление котла подразумевает наличие навыков и опыта в производстве сварочных, электромонтажных и слесарных работ. Пригодится знание физики, теплотехники, материаловедения, правил монтажа систем отопления.

Необходимо соблюдение приемов и методов техники безопасности. Для сборки котла необходимо оборудованное помещение и инструмент.

Материал для изготовления пиролизного котла:

листовая сталь толщиной 6, 5 и 4 мм (топка, рубашка теплообменника и корпус);
уголок со сторонами полок 50 мм (ребра жесткости каркаса);

Двухконтурный твердотопливный котел с накопительным баком для горячей воды

труба стальная (обвязка теплообменника с системой отопления);
подходящий по размеру чугунный колосник или прут круглый диаметром 20 мм;
кирпич шамотный;
вентилятор центробежный;
готовые дверцы с отражателем, креплением, ручкой и запором;
группа безопасности (температурный датчик, манометр).

Сварные детали маркируют мелом (место соединения, № детали, размеры). Специализированные организации предлагают услуги по резке материала по месту его приобретения.

Инструменты для изготовления котла:

сварочный аппарат постоянного тока;
электроды (диаметром 3÷5 мм);
электрическая дрель;

Схема подключения отопительного котла

угловые шлифовальные машинки (под большой 230 мм и малый 125 мм круг);
штангенциркуль, рулетка, уровень.

Сборку котла начинают с внутреннего корпуса. Качество сварных швов должно обеспечить прочность и плотность конструкции, которая находится в непосредственном контакте с теплоносителем.

Разнообразие моделей оборудования

Существует несколько разновидностей котлов данного типа. В частности, производители предлагают модели, имеющие специальные дополнения, что в конечном итоге упрощает эксплуатацию печей. Среди таковых:

регулируемые двери – обеспечивают максимальный коэффициент полезного действия;
электрический тэн, мощностью до 2 кВт – дает возможность избежать расхолаживания в случае полного перегорания дров;
контур для быстрого охлаждения камеры – такое аварийное снижение температуры обеспечивает высокий уровень безопасности котла;
вращающиеся форсунки – выполняют гарантированное дожигание всех выделяющихся газов. Функция вращения существенно упрощает чистку.

Достоинства и недостатки

Перед работой по установке твердотопливного котла в деревянном доме своими руками необходимо ознакомиться с сильными и слабыми сторонами агрегата.

К основным преимуществам рассматриваемого оборудования относятся:

Работа отопления при отключённой электроэнергии – достаточно открыть специальный кран и пустить теплоноситель напрямую.
Доступное, почти бесплатное топливо, особенно для людей, которые проживают вблизи лесных массивов.
Простая установка настенного котла в деревянном доме.
Невысокая цена оборудования.

Кроме преимуществ, у схемы с твердотопливным дровяным котлом есть несколько недостатков:

значительная масса агрегата, ведь для его изготовления применяется чугун;
человек должен постоянно присматривать за котлом, корректировать его работу по мере необходимости, например при выключении электроэнергии;
повышенный расход топлива, дерево мягких пород при сгорании выделяет мало тепла;
невысокий КПД, максимум 80%;
большие габариты агрегата.

Многие владельцы проводят монтаж настенного газового котла в деревянном доме, но это возможно только при непосредственной близости газовой магистрали. Большинство владельцев частных загородных домов используют для обогрева жилья твердотопливный дровяной котёл. Его установка имеет свои нюансы.

Плюсы и минусы котла

Устройство Булерьяна позволяет использовать его для быстрого прогрева и поддержания температуры в помещениях различного типа.

Печь получила широкое распространение благодаря ряду достоинств:

Высокая скорость прогрева помещения. Наличие конвектора, изготовленного из металлических труб, позволяет быстро прогревать воздушные массы. Передача тепла поверхности коллектора осуществляется прямо в топке.
Длительное время горения. Котел Булерьян может работать до 12 часов без дополнительной закладки топлива. Это позволяет экономить дрова и не требует постоянного присутствия человека возле печи в процессе эксплуатации.
Простота установки. Для монтажа изделия не требуется специализированного образования. При необходимости можно быстро демонтировать печь и перевезти её в другое место.
Безопасность. При постоянном перемещении воздушной массы через трубы осуществляется частичное охлаждение их поверхности. Благодаря этому исключается риск получения ожогов при прикосновении к поверхностям Булерьяна.
Простота эксплуатации. Чтобы понять, как топить Булерьян, не требуется особых знаний и навыков.
Возможность модернизации. При необходимости можно изготовить Булерьян с водяным контуром.

Помимо вышеперечисленных преимущества печь имеет и ряд недостатков:

Требования к качеству и типу топлива. Устройство предусматривает использование в качестве топлива дров или стружки. Категорически запрещается закладывать уголь. Высокая температура его горения приведёт к быстрому выходу из строя поверхностей топки.
Образование конденсата. Дрова содержат большое количество влаги. При работе печи она испаряется и оседает на внутренних поверхностях дымохода в виде конденсата.
Большие размеры изделия. Печь длительного горения Булерьян имеет объемную конструкцию. Это требует наличия свободной площади в помещении.

Булерьян отличается мобильностью. Монтаж демонтаж изделия не представляет сложностей. Для установки не требуется наличие специализированного образования. Выполнить работу сможет человек, имеющий минимальные технические знания.

Для пользования печью не требуется специализированные знания и навыки. Котёл отличается простотой в растапливании и обслуживании.

Растопить Булерьян можно следующим образом:

В топку загружают топливо. Сначала используются дрова небольшой толщины. Топливо должно быть сухим, это минимизирует количество образующегося конденсата и позволит быстро разжечь огонь.
Дрова поджигают. Заслонки, регулирующие тягу и количество подаваемого воздуха, полностью открывают.
После того, как в топке образовались раскаленные угли, через дверцу загружают более толстые дрова. Заслонки устанавливаются в нужное положение, обеспечивающее длительное горение.

После всех вышеперечисленных действий Булерьян будет работать в штатном режиме. Частота закладки дров зависит от интенсивности горения топлива.

В момент разжигания устройства, древесина разгорается, прогреваясь сама, она нагревает трубу дымохода, тем самым, как бы «включая» в печке тягу. При горении дров, сразу начинают выделяться летучие газы. Именно эти газы обеспечивают неизменную температуру сгорания дровишек в топке.

При дальнейшем горении происходит газовыделение тяжелых фракций горючих газов. По-хорошему, эти газы должны сгорать в камере дожига. Но на практике из за влажности дров этих газов слишком много и сгореть они не могут, потому что попросту нет воздуха, а без него нет горения. Нужно покупать сухие дровишки – это первый минус.

Если не использовать сухие дрова, то из первого минуса вытекает второй. Поднимаясь вверх по дымоходу, маслянистые фракции газов прилипают к поверхности трубы. В полости трубы капли конденсата, стекают вниз, формируют своеобразные наросты древесной смолы. Которые, не сгорая, застывают и «преграждают» путь поднимающимся вверх уходящим газам, до тех пор пока не перекроют дымоотвод совсем. Значит второй минус — печь часто засоряется.

Экспертная оценка печи «Булерьян Классика» (тип 00)

Данная печь «Булерьян» с водяным контуром отзывы от большинства специалистов получила хорошие. Как отмечают эксперты, габариты ее вполне приемлемы для такой высокой мощности устройства. Высота модели составляет 700 м, ширина — 480 мм, а глубина — 685 мм. Общий вес печи с водяным контуром равен 65 кг. При этом диаметр дымохода составляет 120 мм.

Дополнительно специалисты оценили качество загрузочной камеры. Ручки довольно плотно сидят, и дверцу легко открывать. Также многие с положительной стороны охарактеризовали механизм регулировки мощности печи. Во время отопления все можно легко подстраивать и при этом следить за внутренней камерой. Все трубы имеют правильную овализацию и при этом изготовлены без микродефектов на специальном оборудовании.

Швы по краям стыков хорошо заглажены, что говорит о высоком качестве сварки. Дополнительно специалисты отметили удобство загрузки топлива. Диаметр входной камеры довольно большой, и это позволяет быстро сделать кладку.

Контроль и регулировка температуры

Как известно, обязательным условием для процесса горения является подача воздуха. При чем от интенсивности этой подачи напрямую зависит скорость горения. Этот принцип используется в конструкции твердотопливных котлов, где для регулировки поступления воздуха имеются механические заслонки и шиберы.

Для такой схемы устройства твердотопливного котла отопления характерна простота и надежность: заслонку прочно скрепляют со специальным регулятором. Если температура чрезмерно поднимется, это провоцирует расширение стенок регулятора и следующее за этим опускание заслонки. В итоге снижается интенсивность поступления кислорода в топочную камеру. Процесс остывания регулятора активизирует обратный процесс поднятия заслонки: воздух получает возможность поступать в большем объеме, увеличивая тем самым интенсивность горения.

На первый взгляд может показаться, что учитывая принцип работы твердотопливного котла длительного горения, такая схема управления процессом горения слишком примитивна и архаична. Однако именно простота служит залогом ее эффективности и надежности. Это объясняет широкое распространение шиберной регулировки в большинстве моделей твердотопливных отопительных котлов. Строго говоря, такой подход до сих пор не испытывает особой конкуренции, т.к. в этом случае не требуется дорогостоящая электроэнергия.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам рассматриваемого оборудования относятся:

Работа отопления при отключённой электроэнергии – достаточно открыть специальный кран и пустить теплоноситель напрямую.
Доступное, почти бесплатное топливо, особенно для людей, которые проживают вблизи лесных массивов.
Простая установка настенного котла в деревянном доме.
Невысокая цена оборудования.

Кроме преимуществ, у схемы с твердотопливным дровяным котлом есть несколько недостатков:

значительная масса агрегата, ведь для его изготовления применяется чугун;
человек должен постоянно присматривать за котлом, корректировать его работу по мере необходимости, например при выключении электроэнергии;
повышенный расход топлива, дерево мягких пород при сгорании выделяет мало тепла;
невысокий КПД, максимум 80%;
большие габариты агрегата.

Основные виды дровяных котлов

Арсенал техники для отопления постоянно пополняется новыми, более совершенными изделиями, однако среди твердотопливных котлов ничего кардинально нового придумано не было. В попытках увеличить КПД конструкторы так или иначе улучшали конструкцию, из-за чего появилось несколько разновидностей с рядом характерных признаков:

1. Сложная Z-образная форма топки или её деление на 2 камеры сгорания. Такие котлы рассчитаны на длительное горение и максимально полное сжигание выделяющихся пиролизных газов.

Пример конструкции твердотопливного котла длительного горения: 1 — автоматика котла; 2 — загрузочная дверца; 3 — подача первичного воздуха; 4 — подача вторичного воздуха; 5 — зольник; 6 — горение пиролизных газов; 7 — пиролиз твёрдого топлива; 8 — теплообменник; 9 — вентилятор-дымосос

2. Наличие водонаполненных колосников и/или рубашки. Считается, что таким образом теплоноситель забирает до 90% теплоты сгорания, но на практике хорошие дровяные котлы с КПД выше 80% — уже большая редкость.

3. Форма организации поддува. Путём уменьшения поступающего кислорода можно сильно растянуть длительность горения, поддерживая температуру воды в заданных пределах. Обычно реализуется за счёт ручной или управляемой заслонки, при недостаточно сильной тяге может использоваться вентилятор наддува. Управление заслонкой, как правило, выполняется цифровой автоматикой, контролирующей температуру воды в патрубке подачи.

4. Тип и устройство теплообменника. С одной стороны, идёт гонка за максимизацию площади поверхности для более эффективного теплосъёма, с другой — за долговечность и надёжность. В первом случае имеем сотовые теплообменники бойлерного типа, высокоэффективные, но проблемные в очистке и ремонте/замене. С другой стороны — простые трубчатые змеевики из холоднотянутой бесшовной трубы — с классикой спорить трудно.

5. Наличие утепления. Необходимость кожуха с минеральным наполнителем определяется местом установки. Если на улице не имеет смысла тратить тепло впустую, то для гаража или мастерской неизолированный котёл может стать хорошим методом обогрева.

Имеются также отличия в типе топлива , горизонтальном и вертикальном расположении шахты, а также материале топки. Камеры и змеевики, выполненные из холоднокатаной низкоуглеродистой стали, просты и неприхотливы, но подвержены образованию окалины. Змеевики и водонаполненные рубашки из чугуна наиболее долговечны и не подвержены образованию окалины, но требуют специальной обвязки из-за высокой чувствительности к тепловым ударам.

Твердотопливный котел длительного горения — разновидности.

Почетное звание — твердотопливный котел длительного горения получает любой аппарат, который поддерживает горение в течение суток. Прогорел котел сутки – получил статус длительного горения, прогорел двое – статус не меняется, прогорел неделю – получи все тоже наименование.

Таким образом, мы можем встретить аппарат с различным периодом поддержки тления топлива, при этом само словосочетание “твердотопливный котел длительного горения” вряд ли раскроет нам все технические характеристики устройства.

Всего два основных вида оборудования различают в данном сегменте — котёл на дровах длительного горения и котел на угле длительного горения. Обслуживать оба устройства способны как систему с водяным контуром, так и систему с теплоносителем на основе гликоля

Кроме того, твердотопливный котел длительного горения, обладает рядом отличительных признаков, на которых мы заострим внимание

Параметры выбора оборудования для обогрева

Эффективность отопления определяется правильным выбором модели котла. Каждый из критериев влияет на характеристики системы, ее надежность, удобство эксплуатации.

Материал по теме: Особенности приобретения и подбор нужных характеристик газового двухконтурного котла

Материал теплообменника

Змеевик может быть стальным или чугунным. Первый вариант привлекает высоким КПД (от 86%), стойкостью к ударным нагрузкам, простотой чистки, большим объемом камеры сгорания в сравнении с аналогами. При этом срок службы и стойкость к коррозии таких моделей меньше. Чугун надежнее, служит от 25 лет, выдерживает высокие температуры, прост в очистке.

Виды топлива

Производители выпускают котлы, работающие на угле, дровах, торфяных брикетах, пеллетах, коксе. Выбор оборудования мультитопливного исполнения повышает универсальность агрегата, позволяет в зависимости от ситуации выбирать оптимальный вид горючего.

Твердотопливные котлы работают на дровах.

Мощность

Производительность установки определяют исходя из количества отапливаемых квадратных метров (из расчета 1 кВт/10 м²). Для получения более точного показателя учитывают эффективность теплоизоляции здания. Если ее нет, при расчетах вводится коэффициент 60, для утепленных зданий — 40.

Чтобы техника работала без перегрузок, мастера рекомендуют предусматривать 20 %-ный запас мощности. При высоте потолка 2,7 м и площади 150 м² расчет выполняют следующим образом:

150 х 2,7 х 60 х 1,2 = 29160 Вт.

Габариты

Размер корпуса зависит от вида топлива, конструкции, комплектации установки, материала теплообменника, характеристик модели. Для техники классической конструкции, работающей автономно 8‑12 часов, этот показатель составит в среднем 1100 х 600 х 850 мм.

Полезный объем загрузочной камеры

В зависимости от модификации оборудования соотношение размеров топки и мощности составляет для агрегатов со стальным теплообменником 1,6‑2,6 л/кВт, для чугунных аналогов — 1,1‑1,4 л/кВт. Чем величина больше, тем реже нужна загрузка топлива.

Объем загрузочной камеры зависит от мощности.

Потребление электроэнергии

Техника с электронным управлением, оснащенная вентилятором для подачи воздуха и насосом для циркуляции теплоносителя, требует подключения к сети. Для надежности энергоснабжения предусматривают резервирование на случай перебоев питания.

Наличие буферной емкости

Возможность организации ГВС — аргумент в пользу выбора моделей, оснащенных встроенным или внешним теплоизолированным баком для нагретой воды.

Долговечность конструкции

Срок службы котла зависит от материала изготовления корпуса, теплообменника, толщины используемой стали. При соблюдении базовых рекомендаций для чугунных моделей он превышает 25 лет, для стальных — 15.

Долговечность конструкции зависит от материала изготовления корпуса.

Безопасность

Стабильность работы агрегата зависит от качества его сборки, комплектации, точности соблюдения правил монтажа и эксплуатации. Надежность системы повышается с установкой предохранительных клапанов, манометра для контроля давления, воздухоотводчиков, с резервированием питания циркуляционного насоса.

Дополнительные опции

Для повышения КПД в комплектацию включают автоматику с функцией управления подачей воздуха в зону горения, контроля температуры в соответствии с настройками комнатного терморегулятора. Выпускают модели с авторозжигом, конвейерной подачей горючего.

Виды дровяных котлов

Дровяной котлоагрегат — высокоэффективное нагревательное оборудование, устанавливаемое в качестве источника теплоснабжения в автономных системах с целью поддержки санитарно-гигиенических условий проживания в домах средней и малой площади.

Данные установки снабжены особыми предохранительными компонентами, обеспечивающие безопасность эксплуатации. Агрегаты работают в диапазоне КПД от 70 до 80%.

Модификаций котлов довольно много. Источник фото: remoo.ru

Классификация котлов на твердом топливе:

Классические котлы непосредственного горения. Не обращая внимания на тот факт, что они значительно уступают последним устройствам по продолжительности работы от 1 загрузки, они все же пользуются популярностью благодаря низкой цене.
Котлы верхнего горения обладают цилиндрической формой и оборудованы специализированной телескопичной трубкой для воздуха. В связи с тем, что и процесс горения протекает вверху топочной камеры, новую порцию топлива можно добавить после сгорания предыдущего слоя.
Котлы нижнего горения имеют особенно продуманную и действенную конструкцию шахтных котлоагрегатов с длительным горением нижнего слоя. Это дает возможность, в какой угодно период работы произвести засыпку дров в топку.
Пиролизное устройство – газогенераторный котел на дровах с 2-мя камерами сгорания. В первой проходит первичное горение с дефицитом кислорода, запускающего процесс пиролиза и генерацию газа. Вторая — для полного сгорания синтез-газа. Такая конструкция дает возможность увеличить время функционирования котла на одной заправке дров.
Пеллетные котлы – выпускаются для работы на прессованных либо гранулированных древесных отходах и укомплектованы особым бункером, из которого топливо поступает в камеру сгорания с помощью шнека.

Устройство котлов на твёрдом топливе: варианты и возможности

Котлы на твёрдом топливе более других разновидностей отопительного оборудования приспособлены для полностью автономного функционирования с целью отопления индивидуальных домов, и – особенно – загородных особняков, построенных в сельской местности. Традиционные исполнения таких агрегатов не требуют наличия источников газа или электроэнергии и, при доступности сырья – угля, дров, торфа, пеллет – способны качественно и сравнительно недорого обогревать жилые и служебные помещения дома.

Рис. 1 Традиционный твердотопливный котёл

При этом устройство котла на твёрдом топливе всецело определяется его конструкцией и принципом действия. Рассмотрим основные виды современных конструктивных решений такого оборудования с объёктивным анализом их сильных сторон и особенностей эксплуатации.

Котел на дровах — возвращение

Устройство и принцип работы