Твердотопливные котлы нового поколения

Традиционные котлы на твердом топливе на сегодняшний день экономически невыгодны. С газовыми аналогами их даже некорректно сравнивать. Разница в стоимости единицы теплокалории одних и других – огромна. Твердотопливные котлы нового поколения уже способны не только выдерживать любую критику, но даже соперничать с газовым оборудованием. А там, где газа нет, таким котлам просто не существует альтернативы.

Основная претензия к твердотопливным котлам состоит в том, что топливо в них необходимо загружать вручную, а значит, такая система отопления не является автоматической, как в случае с газом. Необходимость участия человека ¬– действительно является проблемой, но ее стараются решить. Так, апогеем твердотопливных котлов стали агрегаты, работающие на пеллетах – спрессованных органических гранулах.

Такие котлы – неплохая альтернатива газовым. У нас в стране их пока единицы, но наблюдается постоянная позитивная тенденция увеличения спрос на них. И это неудивительно, ведь стоимость одной тонны угля уже перевалила за 200$, а на зиму необходимо от 5 т. В негазифицированных районах, а таких остается еще немало, использование твердотопливных котлов нового поколения – один из самых выгодных способов обогреть жилище.

Твердотопливные котлы также могут быть использованы как резервные, на случай падения давления газа или выхода из строя основного котельного оборудования. Их все чаще устанавливают и в качестве основных котлов, особенно в коттеджах, построенных в каких-то живописных, но отдаленных местах.

Виды твердотопливных котлов

Основная классификация делит твердотопливные котлы на классические и пиролизные. В классическом котле твердое топливо сгорает естественным путем, в процессе чего выделяется тепло. В пиролизных котлах от топлива получают горючий газ, который используется для нагревания теплообменника. Выделение горючего газа из твердого топлива происходит при особом температурном режиме и при регулируемой подаче воздуха в камеру. Этот процесс называется газогенерацией, и был известен еще в начале прошлого века.

Пиролизные котлы обладают гораздо большим КПД, нежели классические. Это обусловлено тем, что принцип газогеренации позволяет использовать скрытую энергию твердого топлива, тогда как при обычном его сжигании тепло выделяется только в процессе обычного окисления органики – активного горения. Котлы, использующие пиролиз, соответственно и стоят гораздо дороже обычных. Влажность топлива для данных котлов не должна превышать 20%. Определенные ограничения накладываются и на температурный диапазон воды в котле.

В пиролизных котлах можно сжигать дрова, однако они должны быть из выдержанной в течение минимум одного года древесины. По этой причине нельзя рекомендовать такие котлы тем, у кого нет условий для предварительной сушки дров.

Все твердотопливные котлы подразделяются на чугунные и стальные по материалу теплообменника. Преимущество чугунных теплообменников в том, что они менее чувствительны к качеству воды, а именно к ее жесткости. В тоже время чугун не терпит резкого охлаждения и может дать трещину, если температура входящей воды окажется слишком низкой. Кроме того, чугунные теплообменники гораздо массивнее стальных, что отражается на инерционности системы. Такие котлы дольше разогреваются, а значит от момента розжига до момента, когда температура теплоносителя выйдет на номинальный уровень, пройдет больше времени.

Нагар на чугунных теплообменниках образуется меньше чем на стальных. Он только незначительно снижает эффективность теплообмена, поэтому их приходится чистить реже.

Стальные котлы не чувствительны к температурным перепадам. В эксплуатации они более удобны из-за низкой инерционности. Если установить такой котел на даче, то уже через час после розжига температура в помещениях станет быстро подниматься. У чугунных котлов это время в 2-3 раза дольше. Недостатком стальных теплообменников является их низкая, в сравнении с чугунными, коррозийная устойчивость. Стоимость стальных котлов ниже, но чугунные котлы реже нуждаются в обслуживании.

Твердотопливные котлы бывают энергозависимые и энергонезависимые. Последние не нуждаются в подключении к электросети и работают только с естественной циркуляцией теплоносителя. Они существенно уступают в эффективности энергозависимым котлам, имеющим электронную панель управления и встроенный вентилятор. В основном это пиролизные стальные или чугунные котлы.

Преимущества и недостатки твердотопливных котлов

При всех достоинствах современных твердотопливных котлов они не лишены определенных неудобств, которых несколько:

•  котлы нуждаются в частой загрузке топливом – 2-6 раз в сутки. Исключение составляют модели с вместительным бункером, наличие которого существенно удорожает стоимость оборудования; 
•  при загрузке котла топливом в помещение может проникнуть некоторое количество дымовых газов; 
•  требуют, поддержки постоянно высокой температуры теплоносителя, иначе в процессе сжигания дров будет выделяться большое количество смолы, оседающей на секциях теплообменника; 
•  требуется регулярная чистка топки и вынос золы; 
•  не может быстро быть выведен на номинальную мощность и также не может быть быстро остановлен. 

О достоинствах твердотопливных котлов покупатель осведомлен куда лучше, чем о недостатках, поэтому последние умышленно выведены на первое место. И все же необходимо упомянуть и о преимуществах:

•  доступность топлива независимо от региона; 
•  экологичность; 
•  отсутствие взрывоопасного топлива и как следствие высокая безопасность системы отопления при соблюдении правил эксплуатации. 

Защита системы от перегрева

Инерционность твердотопливных котлов делает невозможным быструю регулировку интенсивности нагревания. Если в случае с газом, достаточно уменьшить пламя горелки, то дрова или уголь притушить не так просто. В процессе эксплуатации твердотопливного котла возникают ситуации, когда температура теплоносителя уже поднялась до предела, а топливо еще продолжает гореть и выделять тепло. Это приводит к нагреву теплоносителя на выходе из теплообменника до 100-110° С. Пластиковые и металлопластиковые трубы на такую температуру не рассчитаны, поэтому система разгерметизируется со всеми вытекающими последствиями.

Чтобы избежать перегрева теплоносителя в твердотопливных котлах используются специальные охлаждающие теплообменники и клапаны переключения.

Охлаждающий теплообменник находится в самом котле или располагается на его выходе. Когда температура теплоносителя поднимается выше 95°С, термоклапан впускает холодную водопроводную воду в охлаждающих теплообменник, предохраняя тем самым трубы от повреждения. Данный тип защиты системы требует достаточного запаса холодной воды. Если вода в водопроводе закончится, то котел перегреется, и пластиковые трубы потекут. Чтобы этого не случилось, некоторые хозяева устанавливают на чердаке емкость охладительного контура, которая будет подпитывать охлаждающий теплообменник в случае отсутствия воды в водопроводе.

Переключающий клапан позволяет защитить систему от перегрева несколько иным способом: при перегреве котла, клапан отправляет горячий теплоноситель в канализацию, а вместо него подает в систему холодную воду. В результате этого котел охлаждается. Данный метод защиты системы нельзя использовать, если водопроводная вода слишком жесткая, а давление холодной воды выше номинального для системы отопления.

Оба способа защиты системы имеют определенные недостатки и, кроме того, не дают 100% гарантии. Однако такую гарантию может дать буферная теплоизолированная емкость, которая встраивается между котлом и отопительным контуром. Данная емкость исключает теплопотери, возникающие в результате «гашения» теплоносителя холодной водой, либо его сброс. Функциями буферной емкости является:

•  накопление тепла, генерируемого котлом, и последующая его отдача по мере необходимости в отопительный контур; 
•  защита системы от перегретого теплоносителя; 
•  увеличивает КПД котла, благодаря отсутствию резкого охлаждения обратного теплоносителя; 
•  снижает расход топлива и соответственно число загрузок; 
•  служит емкостью для обеспечения горячего водоснабжения (при необходимости). 

Расчет объема буферной емкости производится исходя из мощности котла: на 1 кВт должно приходиться 25 л. Соответственно, чем мощнее котел, тем больший понадобится резервуар. Если повысить мощность котла и увеличить емкость буферного резервуара, то можно добиться того, что котел будет достаточно загружать топливом один раз в сутки. Желательно, чтобы в буфере находился ТЭН, мощностью до 10 кВт, который не позволит воде замерзнуть в случае остановки котла, например, когда хозяева оставляют загородный дом на какое-то время.

Необходимость буферной емкости часто пугает потенциальных покупателей твердотопливных котлов. Ее стоимость сопоставима со стоимостью последних. Однако она и дает возможность более гибко использовать систему отопления. Емкость-аккумулятор позволяет объединить разные системы отопления и комфортно регулировать температуру в разных помещениях.

Очевидно, что системы отопления с твердотоптивными котлами намного сложнее, чем с теми же газовыми, но при грамотном подходе они способны показать высокую эффективность. К сожалению, продавцы часто не могут объяснить покупателю все особенности работы современных твердотопливных систем, поэтому данным материалом мы постарались заполнить этот пробел.