Экономная система отопления загородного дома на основе твердотопливного котла, от «А» до «Я»

Экономная система отопления загородного дома на основе твердотопливного котла, от «А» до «Я»

В представленном материале по порядку рассматриваются все этапы создания эффективной системы отопления загородного дома твердотопливным котлом. Начиная с выбора аппаратуры и расчета мощности, заканчивая схемами монтажа и правилами эксплуатации.

Выбор оптимального типа твердотопливного котла и оборудования.

На данный момент существует 4 основных типа твердотопливных котлов.

Традиционный, он же классический.

Морально застаревшая конструкция, с крайне низким КПД – менее 60%. Требует частого обслуживания, ручная загрузка топлива от 4 до 8 раз в сутки. Основными преимуществами являются дешевизна, высокая надежность и крайняя неприхотливость.

Котлы длительного горения.

Их технология была разработана еще в 70х годах прошлого века и доведена до логического завершения применением современных средств температурного контроля. Наличие циркуляционных насосов принудительного нагнетания делает эту систему немного эффективней, чем классическая, но энергозависимой. Не вдаваясь в особенности процесса горения, отметим, что загрузка топлива в котел длительного горения может происходить исключительно циклично – это неэкономно при частых изменениях температурного режима и очень неудобно в обслуживании. В сочетании со сложной схемой обвязки и целым перечнем ограничений при растопке, делает эксплуатацию данного аппарата очень сложной.

Пиролизные котлы.

Сравнительно новый тип. Принцип теплоснабжения основан на сгорании пиролизного газа, который выделяется после термической обработки топлива. Производители регламентируют КПД таких котлов более 90%, что является просто рекламным трюком. При таком подсчете эффективности учитывается энергия, которая затрачивается на процесс пиролиза.

Пиролиз – процесс разложения древесины при нагревании без доступа воздуха, который сопровождается выделением горючего газа.

Реальный КДП, технически совершенной, модели такого типа котла не превышает 75-80%. И это учитывая идеальные условия эксплуатации, что означает влажность топлива не более 10%. При увеличении влажности эффективность полезного тепловыделения стремительно падает. Существуют и дополнительные риски, возникающие в процессе эксплуатации. Самым большим является потенциальный выток пиролизного газа. При систематической загрузке аппарата топливом с высокой влажностью происходит быстрое выгорание газогенераторной камеры. Для предотвращения этого перед каждым отопительным сезоном рекомендуется производить футеровку топки котла.

Пеллетный тип.

Наиболее технически совершенный твердотопливный котел, какой можно выбрать. Включает комплекс систем контроля, автоматизации процессов и безопасности. На данный момент такая аппаратура является наиболее дорогостоящей, но самой технически совершенной:

высокий КПД – 85-90%; полная автоматизация процесса загрузки топливных гранул; гибкая система управления температурными режимами в помещениях; высокая степень безопасности при эксплуатации.

Устройство и технические характеристики пеллетного котла:

2. Шнек для подачи топливных гранул;

4. Патрубок для подачи топлива в горелку;

5. Дозатор, подающий топливо в горелку;

6. Электропривод золоочистителя;

7. Теплообменник – трехкратное прохождение высокотемпературных газов дает высокое КПД;

9. Контрольные окна наличия топливных гранул в бункере.

Схематический принцип работы пеллетного котла отопления.

Топливные пеллеты, которые используются в качестве топлива в данных котлах.

В свою очередь пеллетные котлы можно разделить на три вида, по типу строения основного элемента камеры сгорания.

Факельная горелка.

Это наименее экономная технология, использующаяся в данном типе оборудования. Горение топлива происходит в воздушном потоке, создающимся вентилятором, при температуре до 1200 0 С. Отличительной чертой данной технологии является универсальность и неприхотливость к качеству топлива.

При выборе данного типа горелки следует убедиться в наличии дополнительной камеры дозатора (выделено на рисунке) с лепестковым запорным клапаном, предотвращающим обратное горение. Это сделает процесс подачи пеллет более экономным и безопасным.

Колосниковая решетка.

При таком методе топливные гранулы подаются в бункер накопитель, а оттуда ссыпаются под собственным весом на колосники. Внизу нагнетается воздух который поддерживает горение. Колосники могут быть фиксированные и подвижные. Последние используются для сжигания топлива крупных фракций с повышенной зольностью.

Камера сгорания, выделен клапан подачи пеллет.

Колосниковая решетка, она же вмонтированная в конусный поддон.

Ретортные горелки.

Стальная или чугунная чаша на которой происходит горение. Гранулы подаются по желобу снизу специальным загрузочным шнеком. Первичный воздух для горения подается тем же путем. Вторичный воздух для управления и интенсификации процесса подается через отверстия в реторте.

Видео: Подача пеллет в ретортной горелке.

Дополнительное оборудование для котла.

Практически все современные модели имеют следующий функционал в стандартной комплектации:

1. Автоматический розжиг – оптимально использование высокотемпературного фена в термозащищенном отказоустойчивом корпусе. Так же применяются металлические или керамические тэны накаливания, но они менее долговечны. Электродный способ очень чувствителен к влажности гранул.

2. Контроль системы . В основном применяются различные типы термостатов для контроля температуры теплоносителя и лямбда-зонды, которые определяют количество остаточного кислорода в дымовых газах. Оба детектора управляют мощностью вентилятора нагнетающего воздух в топку.

Выбор наиболее эффективной модели.

Перед тем, как выбрать твердотопливный котел, необходимо определить его мощность и технические критерии, которым он должен соответствовать, а именно:

#1. Наличие сертификата адаптации всех узлов котла для работы на территории Российской Федерации.

#2. Наличие нескольких режимов роботы с различными типами пеллет.

#3. Возможность использования другого вида топлива.

#4. Уровень требований к качеству топлива;

#5. Наличие ГВС и возможность включения экономного «летнего» режима функционирования;

#6. Надежность длительной непрерывной работы в автономном режиме;

#7. Уровень воспроизводимого шума в различных режимах работы:

стандартный нагрев; усиленный нагрев с ГВС; стартовый розжиг; подача топливных гранул из внутреннего и внешнего бункера;

#8. Возможность подключения внешнего дополнительного управления;

#9. Масштабизация контроля температурного режима помещений;

#10. Доступ и величина зольного бункера;

#11. Наличие систем безопасности.

контроль обратной тяги; контроль перегрева теплоносителя; система автоматического аварийного отключения и пожаротушения.

Правила монтажа и обустройства котельной.

Для удобной эксплуатации установку пеллетного твердотопливного котла необходимо производить в просторном помещении. При его размещении необходимо соблюдать параметры технологических отступов от стен и иных поверхностей, которые указаны в паспорте изделия.

На практике бывали случаи, когда после полугода эксплуатации обнаруживалось, что невозможно открыть зольник для его очистки.

Основным критерием пригодности помещения является хорошая естественная или принудительная приточная вентиляция и правильно устроенный дымоход. Наиболее часто применяемые схемы устройства дымохода, вы можете видеть ниже:

Схема А и Б устройство дымохода в помещении дома. В качестве вытяжного канала используются вентиляционные шахты, устроенные в тоще стен. Эти каналы обязательно должны быть изолированы от основной системы естественной вентиляции дома.

Схема В – выведение дымохода из котельной устроенной в подвальном помещении.

Схемы Г и Д устройство внешнего дымохода из специально построенной котельной или помещения дома.

Во всех вариантах устройства дымоходов необходимо установить:

искрогаситель на дымоходную трубу; герметизацию переходного рукава в котельную; устройство дренажа.

Монтаж твердотопливного котла рекомендуется производить на фундаментную подушку с теплоизолирующим слоем. В помещении необходимо установить специальный газоанализатор, если такого нет в стандартной комплектации приобретенной модели.

Правила установки пеллетного бункера.

Кроме встроенного бункера, который имеет небольшой объем и должен часто заполняться топливом, многие владельцы подключают к системе внешний бункер большого объема.

Для хранения пеллет подойдут любые емкости, главное условие – герметичность конструкции, если она находится вне отапливаемого помещения. Выбирая объем бункера, необходимо исходить из стандарта 1 тонна пеллет занимает до 2м3. высота конструкции не является критичной величиной.

Бытует мнение, что в высоких емкостях нижние слои гранул бывают раздавленными, это не соответствует действительности. Качественно изготовленные топливные гранулы выдерживают довольно большое давление.

Емкость должна находиться на расстоянии не далее 12м от котла. Допускается усложнение конструкции шнека или использование перевалочных бункеров накопителей, но использовать при этом нужно исключительно высококачественное топливо. Иначе труха, попадающая в топку в больших количествах, снизит КПД и может повредить механизмы подачи и дозирования котла.

В нижней части конуса бункера, под выходом топливозабора, необходимо предусмотреть ревизию, для систематического удаления трухи. Если конус имеет небольшую площадь сечения, происходит зависание спрессовавшихся под давлением масс гранул. В этом случае рекомендуется устанавливать специальное приспособление «шнековый ворошитель».

Бункер подключенный к котлу.

Использование теплоаккумулятора и расчет его объема для твердотопливного котла.

При использовании мощных отопительных устройств существует вероятность перегрева теплоносителя. И хоть современные модели имеют совершенную автоматику, предотвращающую подобные ситуации, целесообразно использовать специальные устройства теплоаккумуляторы.

Теплоаккумуляторы выполняют следующие функции:

автоматическое регулирование распределения нагретого теплоносителя по системе; использование как буфер обменник при создании гибридных отопительных систем с несколькими типами нагревательных приборов; некоторые модели могут выполнять функцию бойлера ГВС;повышение КПД котла за счет уменьшения количества регулировок тяги.

Таблица расчета объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла.

при мощности котла (кВт)

Различные типы и схемы обвязки твердотопливного котла.

Существует множество способов подключения котла и сопутствующего оборудования в общую систему отопления дома. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Аккумулирующая емкость выполняет функцию бойлера ГВС.

Конструкция аккумулирующей емкости представляет собой спираль находящуюся внутри теплоаккумулятора. Горячий теплоноситель, который находится внутри, нагревает проточную воду контура горячего водоснабжения. В случае прогорания и отключения котла теплоаккумулятор позволяет сохранять приемлемую температуру в помещении, до 2 суток. При условии, что функция ГВС не используется.

Для контроля поступления и температуры теплоносителя используется автоматическое термо смесительное устройство:

Шаровый кран; Термометр; Насос.

Так же устройство комплектуется обратным клапаном, аварийным автоматическим клапаном естественной циркуляции (на случай отключения электроэнергии), встроенным термовентелем и штуцером.

Принцип действия устройства следующий. При достижении теплоносителем определенной температуры (780С), термовентиль открывает подачу воды из накопителя. Температура удерживается на заданном уровне за счет регулирования сечения прохода обратки от центральной системы отопления к перепускному каналу.

Схема подключения твердотопливного котла к теплоаккумулятору двойного назначения:

4. Расширительный бак мембранного типа;

6. Циркуляционный насос системы отопления;

8. Смесительный трехходовой кран;

10. Циркуляционный насос системы ГВС.

Подключение теплоаккумулятора и отдельного бойлера ГВС.

Объем бойлера пассивного нагрева системы ГВС зависит от количества потребителей и мощности использующегося оборудования. При обвязке пеллетных котлов не рекомендуется использовать полипропиленовые материалы и конструкции. Температура теплообменника на выходе при пиковых нагрузках зачастую превышает рабочие показатели труб из полимерных материалов.

Обвязка твердотопливного котла с отдельным бойлером ГВС:

3. Расширительный мембранный бак.

5. Ручной трехходовой смесительный кран.

8. Бойлер ГВС косвенного нагрева.

Параллельное подключение двух котлов отопления.

Для того чтобы продлить срок эксплуатации и равномерно распределить используемые ресурсы зачастую пользователи соединяют два разнотипных источника отопления в единую схему теплоснабжения. В данном случае основным источником тепла в зимний период служит твердотопливный котел. Электрический котел включается в аварийном режиме и в летние месяцы, когда используется для нагрева воды.

Схема обвязки твердотопливного котла отопления с параллельным подключением электрического:

2. Группа безопасности системы отопления.

3. Альтернативный котел (электрический или газовый).

4. Сепаратор для удаления воздуха из системы.

6. Ручной трехходовой смесительный кран.

7. Клапан защиты сухого хода.

9. Клапан подпитки системы водой.

10. Термоаккумулирующий бак.

13. Циркуляционный насос системы ГВС.

Система отопления, основанная на пеллетном котле, достаточно сложна и требует тщательной настройки. Перед выполнением работ по монтажу тщательно ознакомитесь с инструктивным материалом, предоставляемым компаниями производителями.