Твердотопливные котлы: конструкция, виды, автоматизация работы, видео установки

Регулятор тяги

Процесс горения напрямую зависит от наличия воздуха. Если перенести это утверждение на работу отопительного устройства, то чем больше воздуха, поступает в топочную камеру, тем быстрее и с большей температурой происходит сгорание топлива. Другими словами: подачей воздуха в камеру сгорания топлива можно регулировать степень нагрева теплоносителя. В конструкции твердотопливных систем отопления для этой функции предусмотрена воздушная заслонка. Изменением положения заслонки создаются условия, при которых горение топлива происходит по заданной пользователю схеме.

Единственная проблема: владелец котлоагрегата должен регулировать положение воздушной заслонки вручную, опираясь на показания термометра и собственный опыт. Для автоматизации этого процесса был придуман автоматический регулятор тяги.

Принцип работы регулятора: при воздействии температуры на термоэлемент, он меняет свою форму и через шток воздействует на рычаг, который с помощью цепочки соединяется с воздушной заслонкой котельной установки. При изменении температуры теплоносителя, автоматически меняется положение воздушной заслонки. Регулятором устанавливается верхний температурный предел.

Чтобы настроить регулятор тяги для твердотопливных котлов своими руками, нужно выполнить следующие действия:

Установите регулятор в отопительную установку. В зависимости от модели котла, может быть предусмотрен как горизонтальный, так и вертикальный монтаж устройства. Каждому варианту монтажа соответствует определенный цвет шкалы на регуляторе. На этом этапе цепь не подсоединяется к воздушной заслонке и свободно свисает.
Настройте (выбрав соответствующий ориентации цвет шкалы) желаемый температурный показатель теплоносителя и произведите запуск котельной установки.
При достижении температуры теплоносителя значению, выставленному вами на терморегуляторе, закройте воздушную заслонку, оставляя щель 2-3 мм.
Закрепите цепочку на тяге заслонки.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром — отечественные производители
Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром — зарубежные производители

Нюансы монтажа отопительных приборов

Поскольку функционирование автоматических котлов отопления предполагает нагрев теплообменника, для чего используется сжигание твердого топлива, к его монтажу и эксплуатации предъявляется ряд требований.

Прежде всего, необходимо:

Грамотно обустроить вентиляцию в котельном помещении. Ее монтируют так, чтобы скопившиеся угарные газы в результате работы отопительного оборудования, можно было легко удалить из помещения, и это с учетом того, что их большая часть выводится через дымоход. Данное требование к вентиляции появилось не случайно. Дело в том, что угарный газ опасен для здоровья людей, а выявить его наличие в помещении удается не всегда. В стране регулярно происходят несчастные случаи с летальным исходом в результате некачественно сделанной вентиляции.
Смонтировать огнеустойчивое покрытие в котельной, где планируется установка автоматического котла на твердом топливе. Агрегат не следует располагать вплотную к стене, особенно, если они отделаны горючими материалами, например, деревом или пластиком.
Выполнить правильный монтаж дымохода под определенную модель котла.

Реализации твердотопливных котлов с автоматикой

Автоматика присутствует на всех видах котлов: классическом, пиролизном и длительного горения.

От простых механических систем до наиболее продвинутых: электронных с возможностью удалённого управления и мониторинга через интернет.

Любая автоматическая электронная система для котлов отопления состоит из датчиков (температуры, давления, тяги, пламени), исполнительных устройств и контроллера, управляющего этими устройствами по заданной программе и показаниям с датчиков.

Управление шиберной заслонкой

Шибер устанавливается в любом твердотопливном котле на выходе из топки перед дымоходом и служит для регулировки тяги и скорости отвода газов, выделяющихся при горении топлива.

Правильная настройка шиберной заслонки значительно повышает КПД котла, а в случае её отсутствия большая часть полезной энергии будет просто «вылетать в трубу». А это вызывает повышенный износ котла и дымохода от перегрева.

Фото 1. Шиберная заслонка с электромагнитным приводом для автоматического твердотопливного котла, повышает его КПД.

Привод шиберной заслонки бывает как электромагнитным, обеспечивающим два положения (полностью открыта — приоткрыта наполовину), так и моторизованным, что позволит точнее контролировать сечение дымохода.

Датчик температуры устанавливается в рубашку котла. При повышении температуры теплоносителя автоматика прикрывает шибер, уменьшая тягу и понижая мощность работы котла, при понижении — наоборот, открывает и увеличивает мощность.

Вентиляторы

Другой способ регулировки тяги заключается в использовании вентиляторов для принудительной циркуляции воздуха в котле. Он позаимствован из промышленных агрегатов, где из-за объёмов топлива КПД играет важную роль.

Фото 2. Вентилятор поддува WPA X2 для котлов, работающих на твердых топливных элементах.

Выделяются два типа вентиляторов для котлов длительного горения:

Вентилятор поддува — ставится перед топкой вместо дверцы зольника и влияет на подачу кислорода в топочную камеру, регулируя этим интенсивность горения топлива.
Дымосос — ставится либо в начале дымохода (сразу после котла), либо в его конце.

Основная задача — регулировка тяги, а также её усиление, когда естественной тяги недостаточно для эффективной работы котла (из-за погодных условий или конструкции дымохода).

Скорость вращения вентиляторов, а, следовательно, и их влияние на тягу в системе может плавно регулироваться в широких пределах с помощью тиристорного блока управления.

Внимание! В случае недостаточной температуры теплоносителя, контроллер увеличивает тягу, изменяя обороты вентилятора. Если котёл слишком горячий, тяга уменьшается

Дверца зольника

Самый распространённый вариант автоматизации — регулировка раскрытия дверцы зольника (поддувала). Открывая или закрывая дверцу, изменяют естественную тягу и оказывают влияние на температуру котла.

Простейшие системы регулировки дверцы зольника — термомеханические. Устройство состоит из термочувствительной жидкости, пружины и цепочки для соединения с дверцей. Устанавливается в штатные отверстия котла, где обеспечивается термоконтакт с теплоносителем.

Фото 3. Регулируемая дверца зольника твердотопливного котла, как один из вариантов автоматизации.

На терморегуляторе устанавливается нужная температура. При перегреве жидкость расширяется, преодолевает силу упругости пружины и ослабляет цепь, дверца прикрывается, тяга уменьшается, и температура падает. В противном случае дверца открывается шире, и температура растёт.

Важно! Подобные системы не требуют питания и надёжны, но точность регулировки ограничена 5–10 °C. Электронные системы используют температурные датчики для контроля теплоносителя и электромеханические приводы, устанавливаемые на дверцу зольника

Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C

Электронные системы используют температурные датчики для контроля теплоносителя и электромеханические приводы, устанавливаемые на дверцу зольника. Работают аналогично, обеспечивая точность регулировки до 1 °C.

Поскольку электронные системы требуют постоянного питания, стоит озаботиться установкой источников бесперебойного питания (ИБП), чтобы при отключении электричества котёл не вышел из строя.

Требования к помещению

Твердотопливные котлы устанавливаются в помещении с низким уровнем влажности. Параметры котельной определяется количеством и параметрами оборудования. Как правило, достаточно площади в 7-8 квадратных метров. Ещё следует определиться с местом хранения топлива. Оно должно быть защищено от атмосферных воздействий.

Стены помещения, где будет устанавливаться котёл, покрываются толстым слоем штукатурки, асбестом и листовым железом

Нужно обратить внимание и на потолок. Если он не защищён от воздействия высоких температур, верхняя часть помещения должна находиться на расстоянии не менее 120 см. Есть ещё несколько требований:

Есть ещё несколько требований:

котёл должен располагаться на огнеупорном помосте толщиной 7-10 см;
обязательно наличие у основания кирпичной кладки и стального листа;
допускается применение цементной стяжки толщиной 5-8 см;
от топочной камеры обустраивается зона безопасности – 40-50 см.

Наличие вентиляции в помещении котельной обязательно. Она призвана выполнять несколько важных функций:

обеспечивать поступление воздушных масс, необходимых для процесса горения;
удалять из помещения вредные газы, которые образуются при горении топлива;
создавать равное количество удалённого и приточного воздуха.

В помещении должно быть оборудовано два отверстия: приточное и вытяжное.

Монтаж. Пошаговая инструкция

Установкой автоматики должен заниматься профессионал, который знает свое дело. Процесс этот очень сложный и скрывает за собой большое количество нюансов, которых обязательно нужно учесть. На услугах специалиста по монтажу экономить не стоит, это и без того стоит недорого.

Если взяться за эту работу самостоятельно, то есть большой риск ошибиться, за которые в дальнейшем приходится расплачиваться материальными средствами в многократном размере, так как придется заменить большинство элементов котла.

Специалисты первым делом обычно монтируют вентиляционную систему. Ее, как правило, устанавливают в нижней части котла, где находится заслонка. Сначала заслонку убирают, затем устанавливают вентилятор. Он должен крепиться четырьмя крепежами.
Следующим шагом является установка контроллера. Контроллер — это блок управления. Специалисты его устанавливают в верхней части котла. Но его также можно установить и на боковой стороне.
Затем автоматика настраивается. Более подробно настройка автоматики будут рассмотрены ниже.
Затем система подключается к источнику питания и проверяется. Здесь также могут быть и множество других опций в зависимости от производителя.

Схема обвязки ТТ котла с естественной циркуляцией

Перебои с электричеством в нашей стране нередки, причем обычно они случаются в самую плохую погоду. Поэтому во многих селах и деревнях предпочитают делать системы отопления с естественной циркуляцией — гравитационные. Они работают независимо от наличия электроэнергии, так что дом без тепла не останется.

Подключение котла на твердом топливе в гравитационную систему отопления

Приведенная на схеме обвязка твердотопливного котла для гравитационной системы — самый простой из возможных вариантов. В системе обязательно наличие расширительного бака. Он необходим для компенсации теплового расширения: во время нагрева объем теплоносителя увеличивается, и он вытесняется в расширительный бак. В системах с естественной циркуляцией расширительный бак ставят открытого типа. Это обычная емкость, в которой находится некоторое количество теплоносителя (около половины объема или меньше). Чтобы теплоноситель меньше испарялся, на бак ставят крышку. А чтобы одновременно еще и отводить воздух из системы, поднимают его в самую высокую точку системы.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

В системах этого типа теплоноситель движется благодаря уклону труб. Для обеспечения циркуляции котел должен находиться в самой нижней точке, все отопительные приборы — выше него. Кроме этого, приходится использовать трубы большого сечения — чтобы снизить сопротивление при движении теплоносителя.

От котла труба поднимается вверх, затем, постепенно понижаясь, труба подачи обходит все отопительные приборы. Обратка подключается с обратным уклоном — к котлу. Работает схема так: нагретый теплоноситель за счет высокой температуры поднимается вверх по вертикальной трубе, с небольшим уклоном идет подача (немного выше уровня радиаторов). Эта часть называется разгонная петля. Далее по наклонной трубе подачи, за счет силы гравитации и набранной скорости, обходит все отопительные приборы.

Основной принцип работы естественной циркуляции — перепад высот и разница температур

Проходя по трубам и радиаторам теплоноситель остывает. Остывший теплоноситель имеет большую массу, чем горячий. Более холодный теплоноситель стремится вниз, создавая давление. За счет этого и происходит циркуляция — нагретый теплоноситель стремится вверх, холодный — вниз. Но система работает только при правильно подобранном диаметре труб и их уклоне.

Что еще необходимо

В приведенной выше схеме есть масса недостатков:

Нет предохранительного клапана — это устройство ставят на выходе котла. С его помощью происходит сброс лишнего теплоносителя при его закипании. Если этот клапан не установить, возможен разрыв труб, радиаторов, теплообменника, расширительного бака (если он закрытого типа).
Нет воздухоотводчика. Если система открытого типа (расширительный бак в этом случае просто емкость с крышкой), воздух может выходить через расширительный бак. Но при разветвленной системе необходимы дополнительные устройства для отведения воздуха на радиаторах.

Указанные два устройства обязательны, но еще желателен манометр и термометр. Они нужны для контроля за системой. Термометров желательно иметь два — на выходе и на входе котла. Чтобы можно было оценить эффективность работы системы, подстроить и отрегулировать теплоотдачу радиаторов.

Недостатки

Основное достоинство гравитационной схемы обвязки твердотопливного котла — независимость от наличия электроэнергии. Недостатков намного больше:

Невысокая эффективность и невозможность регулировки. Скорость движения теплоносителя в таких системах невысокая. Поэтому добиться высокой эффективности не получается. Регулировать ее тоже нет возможности. Так что подстроиться под погодные условия невозможно.
Каждый раз когда система разогревается ( утром, например), температура теплоносителя в обратке очень низкая. Из-за этого образуется конденсат, разъедающий теплообменник. И бороться с этим нет возможности.
Неэстетичность исполнения. Для обеспечения циркуляции трубы подачи должны располагаться выше радиаторов. Обвязка твердотопливного котла в гравитационной системе делается трубой 32 мм или более. Иногда подачу тянут над ними — на уровне метра (или чуть выше) от пола, иногда — пускают под потолком. А трубы имеют немалый диаметр, так что вид тот еще.

Все эти недостатки приводят к тому, что системы отопления с естественной циркуляцией делают все реже. Люди предпочитают сделать резервированное электропитание (поставить аккумуляторные батареи или/и генератор) и иметь более удобную и регулируемую систему отопления.

Марки и модели контроллеров

На рынке представлены десятки моделей и брендов, в основном европейского производства (Польша, Германия), либо китайского по европейским лицензиям. Встречаются также и отечественные разработки. Из наиболее распространённых и пользующихся спросом можно назвать марки TECH, БИОПРОМ, KG ELEKTRONIC. Например, на фото изображён контроллер TECH ST-81:

Ценовой диапазон – от 3000 до 30 000 рублей в зависимости от функциональности.

Более подробно с ассортиментом вы можете ознакомиться на сайте http://kpdshop.ru/

Звоните или оставляйте заявку! Наши специалисты подберут для Вас оптимальную автоматику для котла учитывая Ваши пожелания.

Что такое пиролиз и какова его эффективность

Средневековые европейцы в результате долгих веков сжигания дров установили, что эту энергию можно использовать более рационально, если в печи класть не дрова, а древесный уголь. Производили его путем сжигания обычных дров без достаточного доступа кислорода. Для этого копали специальные ямы в земле, где и происходил весь этот процесс, в последствии названный пиролизом.

Некоторые виды пиролизных котлов длительного горения.

Такие ямы прекрасно справлялись с задачей получения древесного угля, но та энергия, которая выделялась в ходе этих процессов, тратилась без какой-либо пользы. Стоит сказать, что количество, выделяемой энергии было очень приличное. Поэтому современные технологии не обошли стороной такой подарок природы. Были созданы пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром, которые смогли обуздать это тепло, используемое ранее впустую. Сегодня их с успехом используют, не только как вспомогательные источники отопления, но и как основные. Это и не удивительно, ведь кроме обычных дров, в них можно загружать и другое, более современное и эффективное топливо на древесной основе.

Пиролизный котёл длительного горения с водяным контуром — вид в разрезе.

Конструкция и принцип работы ТЭНового котла: несколько слов о главном

Конструкция ТЭНового котла

Не секрет, что основным элементом является ТЭН – трубчатый электрический нагреватель. Он представляет собой витую медную трубку, которая греется при включении котла в сеть, и нагревает циркулирующий теплоноситель. В качестве корпуса котла можно использовать любой подходящий материал, например, металлическую трубу. Остальные важные элементы (датчики, реле и пр.) вы сможете отдельно купить в магазине.

Есть 4 главных узла, которые обязательно должны входить в конструкцию электрокотла.

Расширительный бачок. Он необходим для сбора лишнего теплоносителя, который может образоваться из-за повышения давления/температуры в системе.
Насос. Служит для поддержания циркуляции воды в системе.
Предохранительный клапан. Работает в паре с расширительным бачком: именно он отвечает за сброс давления в отопительной системе, когда его необходимо урегулировать. В противном случае это может привести к поломке самого котла.
Фильтры. Устанавливаются для очистки теплоносителя от лишних взвесей и мусора. Установка фильтров также помогает увеличить эксплуатационный период оборудования.

Способы установки ТЭНа

Именно ТЭН отвечает за нагрев теплоносителя, который далее течет по трубам и попадает в радиаторы отопления. Однако и тут у нас есть выбор, так как нагревательный элемент можно по-разному установить. У нас есть 2 варианта:

Вмонтировать в систему отопления. Это считается простым способом, так как реализовать такую систему довольно просто: котел подсоединяется к радиаторам, связанным в единую цепь. Кстати, такой способ вы можете использовать не только как основной источник тепла, но и как резервный, если основной котел вышел на время из строя по какой-либо причине.

Учтите, что при таком варианте диаметр трубы (емкости) самого котла должен быть намного больше, чем диаметр труб, из которых состоит система отопления. Кроме того, рекомендуем сделать съемный котел, чтобы было легче его «изъять» из системы при каких-либо неполадках.

Сепарация от системы отопления. То есть котел находится отдельно от основной системы. Да, такой вариант будет немного тяжелее реализовать, однако, как считают эксперты, такой способ более надежный. Преимущество заключается в том, что котел можно ремонтировать. отключив от системы, без какого-либо ущерба для системы. Кроме того так вам будет намного удобнее установить датчики и регуляторы на котел. С их помощью вы существенно повысите КПД работы котла, а также безопасность его работы.

Другим преимуществом является его легкая замена на котел, работающий на другом виде топлива, при необходимости. Таким образом вы создаете универсальную систему, к которой можно подключить практически любой источник тепла.

Выбор мощности ТЭНа также не составит никаких трудностей. К примеру, для дома/квартиры площадью около 50 кв.м. вам понадобится элемент на 6 кВт. А для помещений общей площадью около 80 кв.м. – до 12 кВт.

Лучше использовать два ТЭНа, подключенные параллельно. Так вы сожжете регулировать мощность работы котла. Кроме того, система не будет размораживаться, если один нагревательный элемент выйдет из строя.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

ATOS + WPA 120

Один из лучших и наиболее распространенных комплектов автоматики для твердотопливного котла отопления.

Контроллер ATOS отличается крайне широким функционалом, немалым количеством настраиваемых параметров работы и доступной стоимостью. Помимо стандартных функций имеется: защита от замерзания системы отопления; оповещение о падении температуры или перегреве, отсутствии топлива; светодиодные индикаторы работы циркуляционного насоса и вентилятора; регулируемый гистерезис. За практику эксплуатации также известен своей надежностью. Производитель: KOM-STER, Польша.

Нагнетательный вентилятор М+М WPA 120 – также наиболее распространенная, проверенная временем польская модель. Рассчитан на работу с котлами мощностью 25-50 кВт. На рынке существуют и другие версии для более или менее мощных котлов.

Стоимость комплекта: 8 900-10 000 руб.

КОМФОРТ-ЭКО + NWS-100

Контроллер – это еще одна польская модель: практически с таким же функционалом и надежностью за еще более скромную цену. Функционал подразумевает наличие всех функций безопасности, возможность подключения комнатного термостата и уличных датчиков, управление циркуляционным насосом (но не ГВС). Отличается наличием противосбойного фильтра и предохранителя перегрузки.

Турбина Nowosolar NWS-100 – простая польская алюминиевая модель, одна из самых недорогих на рынке. Имеет ни чем не примечательную стандартную конструкцию, известна качественной сборкой и надежностью. Модель рассчитана на установку в котлы мощностью 30-50 кВт.

Стоимость комплекта: 8 500-9 800 руб.

Tech ST24 + WPA 120

Контроллер – беспроблемная более простая модель, оснащена лишь стандартными функциями: контроль оборотов вентилятора наддува, управление циркуляционным насосом, светодиодная индикация работы элементов. Установка внешних датчиков и систем автоматической подачи также не предусмотрена. Отличный выбор, однако за цену, сравнимую с более функциональными моделями. Вентилятор представляет из себя уже описанную выше наиболее распространенную модель.

Стоимость комплекта: 9 200-10 500 рублей.

KG Elektronik CS-18S + DP-120

Польский контроллер KG Elektronik CS-18S является одним из самых современных и функциональных на рынке. Отличается наличием сенсорного экрана управления, возможностью контроля вентилятора, циркуляционного насоса, ГВС, системы автоматической подачи. Насос ГВС можно сделать приоритетным, также имеются особые, адаптированные под каждый из видов топлива режимы: дерево, дерево и уголь, уголь, опилки. Предусмотрены и все существующие защитные механизмы: от перегрева и замерзания, остановки циркуляционного насоса.

Вентилятор KG Elektronik CS-18S + DP-120 также является одним из лучших. Отличается асинхронным двигателем и высокой производительностью при относительно небольшом уровне шума до 63-65 дБ. Имеет металлическую заслонку на выходе, блокирующую обратный поток выхлопных газов.

Стоимость комплекта: 11 000-12 500 рублей.

Отопительные котлы на твердом топливе

Рекомендации по выбору приборов длительного горения

Регулятор тяги

Нюансы монтажа отопительных приборов