Котлы на щепе для дома - Floresnsk.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Котлы на щепе для дома

Котлы и печи длительного горения на опилках и других древесных отходах

Отопительные приборы с газовым оборудованием заметно теснятся конструкциями, работающими на твердом топливе. КПД и эффективность твердотопливных котлов постоянно увеличивается благодаря конструкционным доработкам, внедрению последних технологических разработок, расширению ассортимента используемого сырья. Одним из перспективных и экономически оправданных представителей такого оборудования считается котел на опилках.

Встречается прибор пока редко. Но хозяева, использующие его для обогрева (частного дома, теплицы, производственного цеха, частной мастерской, других помещений), уверены в незаменимости котла и довольны приобретением.

Как горят опилки

Процесс сгорания опилок и дров отличается. Если при плотной укладке последних, между поленьями свободно циркулирует воздух, то в случае даже неуплотненной массы опилок в зону сгорания дополнительный воздух почти не поступает. Без подачи воздуха огонь горит слабо и склонен к угасанию. Из полного объема загруженных отходов древесины только верхний слой в 2-4 см участвует в процессе постоянного горения.

При сгорании дров в процессе участвует вся масса топлива. Количество выделяемых при этом пиролизных газов усиливает мощность огня, доводя температуру пламени до отметок выше 1000°С (до 2000°С в языках пламени). Температура горящей щепы и опилок меньше этих показателей из-за малого объема пиролизных газов, выделяемых только верхним слоем (до 15 мм) загруженного топлива. Эти факторы объясняют уменьшение от 2-х до 3-х раз мощности оборудования на опилках.

Стоимость щепы и мелких отходов деревообработки дешевле каменного угля в 30 раз, природного газа – в 60 раз, дров – в 3-4 раза. И в этих цифрах учтено предварительное доизмельчение крупных отходов древесины. Можно утверждать, что даже менее эффективное (по мощности и температуре огня) сгорание опилок, требующее дополнительного объема материала для получения равноценного количества тепловой энергии, считается дешевым вариантом для отопления.

Плюсы и минусы применения опилок как топлива

  • КПД современных аппаратов на опилках достигает 80-90%.
  • Топливо из опилок экологически чистое, сгорание сырья происходит без выброса в атмосферу токсинов, с минимальным количеством копоти и оставшейся золы.
  • Низкая стоимость, которая иногда включает только затраты на доставку бесплатных отходов деревообработки.
  • Доступность и наличие опилок в любом регионе. При кратковременных перебоях с сырьем, твердотопливные котлы легко переводятся на переработку коры, щепы, дров.
  • Топить опилками можно сразу без дополнительной подготовки (распил, рубка).
  • Для использования пригодно влажное сырье.
  • Экономность использования опилок подтверждает следующая статистика – пиролизный котел на древесной щепе и опилках от одной порционной загрузки топлива работает на обогрев до 12 ч, теплоноситель (вода, антифриз) эффективно нагревается и обеспечивает комфортное тепло в помещении уже через 0,5 ч после розжига отопительного прибора. При этом затраты на генерацию одинакового количества тепловой энергии у пиролизного котла в 4 раза меньше, чем у привычного дровяного и в 10 раз – чем у газового.

Минусов у данного вида твердого топлива меньше:

  • Сыпучий объемный материал не удобен для транспортировки, требует просторного хранилища с хорошей вентиляцией и соблюдения мер при хранении легковоспламеняемого продукта.
  • Сгорание опилок характеризуется невысокими параметрами.
  • Для удобства работы с топливом нужна тара – мешки, корзины, другие специальные емкости.
  • Периодически необходима чистка дымохода.

Сухость – главное требование к топливу

Отопительный котел на сухих опилках работает без проблем, с максимальной мощностью, которая заявлена производителем. Но в силу различных факторов для отопления используется и влажное сырье, снижая эффективность работы аппарата. До 30% мощности тратится на просушку топлива, из которого выделяется пар. Полученный при пиролизе газ от пара утяжеляется и горение от этого ухудшается.

Применяя для отопления опилки разной влажности, важно следовать полезным рекомендациям:

  1. Сырой материал подается в топку котла после его выхода на полную мощность в результате розжига сухой массой.
  2. Оптимальное соотношение влажных и сухих опилок при подаче в топку – 1:3.
  3. В камеру топки должен принудительно подаваться воздух.

Возможные системы отопления

Для дома и помещения большой площади применяются следующие отопительные системы на опилках:

  • Печь. Применяется для обогрева прилежащего пространства. При удалении от печи температура стремительно снижается.
  • Печь с водяным регистром или калорифером. В работе отопительной системы сочетается локальный обогрев помещения непосредственно от печи, а также нагрев и доставка в удаленные участки здания нужного теплоносителя по воздуховоду (для воздуха) и трубе (для воды, антифриза).
  • Водяное отопление посредством установленных радиаторов, которые отдают тепловую энергию воздуху помещения благодаря постоянной циркуляции подогреваемой жидкости.
  • Воздушное отопление отличается от водяного другим теплоносителем и считается дорогим вариантом обогрева. Для реализации такой системы отопления необходима прокладка сети воздуховодов и установка автоматических устройств для увлажнения сильно пересыхающего воздуха.

Воздушное и водяное отопление может предусматривать принудительную (с помощью насоса) и естественную (с учетом физических свойств перемещения нагретого вещества) циркуляцию теплоносителя.

Особенности работы твердотопливных котлов на опилках

Котлы на опилках для длительного горения должны иметь периодическую контролируемую загрузку сырья в топку, 3-х ступенчатую подачу воздуха, возможность обеспечить продуктам сгорания повторный (вторичный) дожиг. При сгорании опилок в рабочей топке происходит нагрев теплообменника, горячий воздух может сразу отводиться дымоотводной системой или попадать в камеру для дальнейшей газогенерации с дожигом газов.

Конструкция котлов

Устройство стандартной котельной установки включает следующие узлы и конструкционные элементы:

  • устройство или механизм загрузки топлива;
  • колосники;
  • рабочая камера сгорания – топка;
  • блок теплообменника;
  • распределитель горячего воздуха;
  • блок управления (автоматика);
  • зольник – емкость для накопления отходов сгорания опилок.

Если котел на опилках делают своими руками, его конструкция упрощается.

Различают конструкции двух типов:

  1. Одноконтурные обогревающие котлы.
  2. Двухконтурные котлы с дополнительной функцией получения требуемой температуры воды второго контура и ее подвода к кухне, ванной комнате, в другие помещения.

Как подается топливо

На одной порции загрузки котел работает длительное время и для обслуживания устройства, обогревающего коттедж или дом до 150-180 м2, достаточно ручной загрузки топлива 1-3 раза в сутки. На такое обслуживание уходит несколько минут.

Для мощной модели, обогревающей большое здание, коммерческие или производственные помещения больших размеров, предусмотрено наличие бункера. Из него засыпанное сырье автоматически подается к топке в требуемом объеме и в назначенное оператором время. Основные узлы системы подачи топлива: ворошитель – периодически рыхлит опилки (предупреждая слеживаемость) и подает их к транспортеру; шнековый (встречается ленточный) транспортер для перемещения сырья в топку.

Защитные системы, режимы работы

Автоматика твердотопливного котла делает управляемыми процессы доставки топлива в газогенератор, подачи в рабочую топку пропорционального количеству сырья объема воздуха, подачи холодной воды, регулирования температуры теплоносителя. Для безопасной эксплуатации котлов важны реализуемые автоматикой функции предотвращения возгорания, обнаружения дыма, сигнализации о возникших проблемах. Отсутствие подобных систем – главный недостаток самодельных котлов.

Твердотопливные котлы с блоком управления работают в следующих режимах:

  • Максимальный. При полной загрузке опилками и прогреве воздуха с теплоносителем до требуемой температуры, автоматически снижается интенсивность рабочего процесса котла для получения большей эффективности и экономности от использования загруженного сырья.
  • Средний. Режим экономного отопления до снижения температуры (значение выставляется пользователем) помещения. При достижении минимальной величины интенсивная работа котла возобновляется.
  • Пауза. Намеренная остановка котла и остывание устройства.

Чем хороши твердотопливные котлы на опилках и щепе

Как устроен отопительный опилочно-щеповой котел

Для увеличения КПД, вместо обычного способа сжигания щепы, применяется принцип газогенераторного или пиролизного горения. Контроль подачи опилок и воздуха, осуществляется посредством чувствительной автоматики, подключенной к термостатам. Погрешность в регулировке нагрева теплоносителя, составляется всего 1-2°С.

Принцип работы горелки под щепу и опилки

Твёрдотопливный котёл длительного горения на опилках и щепе, работает по принципу газогенерации или пиролиза. Используется шнековая подача топлива. Принцип работы опилочно-щепового котла заключается в следующем:

    Отдельно стоящий бункер или комната, оснащается двойной шнековой передачей. Один шнек соединен с приемником, в который сгружают топливо, второй, с небольшим барабаном, расположенным на котле и подключенным к горелочному устройству. Устройство подающего вращающегося шнека, обеспечивает непрерывную подачу щепы.

  • Движение щепы и опилок посредством шнековой передачи, контролирует автоматика. Процессор, управляющий работой котла, считывает показания датчиков нагрева теплоносителя, сопоставляет их с температурой в отапливаемых помещениях. Автоматика регулирует интенсивность нагрева, изменяя скорость подачи топлива, а также количество воздуха при сжигании.
  • Розжиг щепы осуществляется посредством электрического или плазменного устройства. Горелочная чаша располагается внутри вертикальной топки, имеющей конвекционные отверстия для поступления воздуха. Сжигание осуществляется под давлением. Специальные вентиляторы подают воздух на чашу устройства, обеспечивая стабильный столб пламени.

  • Обогревательный котёл газогенераторного типа, работающий на щепе и опилках, снабжен вертикальным теплообменником, окружающий ломаный дымоход. Внутри расположена спираль, подключенная к механическому устройству. По мере накопления сажи, механизм приводится в действие, натягивая спираль и очищая, таким образом, канал.
  • Чтобы обеспечить полное сжигание топлива, бункерные автоматические водогрейные котлы на опилках, снабжены движущимися колосниками. После прогорания щепы, пепел автоматически сбрасывается в зольник. При сжигании щепы и опилок, поддерживается высокая температура горения, обеспечивающая минимальный процент недогара.

    Системы подачи щепы и опилок на горелку

    Автоматические твердотопливные котлы длительного горения на щепе и опилках с автоматической загрузкой, сводят к минимуму необходимость в обслуживании. Подача топлива осуществляется посредством нескольких шнековых транспортеров. Подача выполняется следующим образом:

      Преемник – бункер имеет свободный доступ снаружи здания. В преемнике установлена шнековая передача, совмещенная с основным хранилищем. После загрузки бункера, включается транспортер, подающий щепу в механизированное хранилище.

    Существуют два типа хранилища, с разным способом подачи древесной щепы в котёл. В первом виде бункера, используют наклонное основание, образующее конус, внизу которого расположена шнековая передача. Второй метод, основан на использовании механизма ворошителя, с подключенными к нему лопастями. Вращение устройства приводит к попаданию щепы в установленный шнек.

    После хранилища, щепа попадает в котел не сразу. Пиролизные отопительные водогрейные котлы, работающие на древесных опилках и щепе, подают топливо порционно, в отличие от похожего оборудования, работающего на пеллетах. Новая порция поступает в топку посредством специального барабана, соединенного со шнековой передачей, подающей щепу непосредственно на горелочное устройство. Механизм обеспечивает точную регулировку горения пламени и предотвращает возможное возгорание щепы в основном хранилище.

    Автоматизация очистки и удаления золы

    Системы отопления частных домов и дач, котлами на твердом топливе, со сжиганием древесной щепы и опилок, обеспечивают максимальную автоматизацию работы. Удаление сажи, очистка зольника и внутреннего дымового канала, осуществляются посредством самоочистки. Для этого, в котлах установлены следующие узлы и системы:

    • Удаление золы из дымоходного канала – в конструкции, для максимальной аккумуляции тепла, используется ломаный канал. Дым не сразу выводится в дымоходную трубу, а проходит через особую конструкцию теплообменника. В каналах установлены пружины, подсоединенные к механизму, натягивающему и отпускающему их. Грани очищают дымоходный канал. Зола ссыпается вниз.
    • Колосники – для обеспечения равномерного распределения воздуха в топочной камере, твердотопливные котлы, работающие на древесных опилках, снабжены подвижными колосниками, входящими в систему самоочистки. После сжигания щепы, пластины переворачиваются, зола сбрасывается вниз.
    • Шнек системы самоочистки – в самом низу конструкции котла, проходит шнек для удаления остатков золы. Шнек находится под топочной камерой и дымоходным каналом. Зола осыпается непосредственно на шнек и выводится в специальный ящик.

    Система автоматического золоудаления эффективно чистит котел. Обслуживание станции требуется не чаще одного раза в 1-2 месяца.

    Требования к щепе и опилкам

    Все опилки проходят обязательный двойной отсев. После отсева, остается сырье с диаметром от 10 до 30 мм. Категорически запрещается применение опилок или щепы, для отопления загородного дома или коттеджа, содержащих примеси и металлические включения.

    Котел способен работать на влажной щепе, но при этом, снижается его теплоэффективность. Процесс пиролиза возможен только при максимальной влажности не более 20%.

    Нормы и правила обустройства котельной под опилочно-щеповой котел

    Эксплуатация опилочно-щепового котла сопряжена с вероятностью пожара. При установке и последующем использовании станции, требуется соблюдение норм ППБ и СП. Основными требованиями к котельной являются:

    • Установка допускается в сухом и хорошо проветриваемом помещении.
    • Стены и пол здания облицовывают негорючим материалом.

    Между топливным бункером и котлом, выдерживают расстояние в 1 м. Между ними устанавливают негорючую перегородку.

    Электрооборудование котельной, металлические части котла и шнековой передачи, заземляются. Подключение к сети электроснабжения, выполняется напрямую на щитовую. Устанавливают автоматы, УЗО. Дополнительно подключают стабилизатор напряжения и источник альтернативного электроснабжения (генератор или ИБП).

    Какое отопительное оборудование на щепе и опилках выбрать

    Кроме производительности, объема топливного хранилища, при выборе подходящей станции, следует обратить внимание на страну, изготавливающую оборудование. На рынке представлены котлы европейских и отечественных производителей:

    • Котлы европейских производителей – отличает высокая надежность автоматики и механизированной подачи топлива. Станции снабжены системой самоочистки, имеют высокую точность регулировки и снабжены модуляционной системой изменения мощности. Среди европейских производителей, особенно выделяются системы, выпускаемые компаниями:
      • Hargassner,
      • Froling,
      • ETA.

    • Российские котлы – главным достоинством является их низкая стоимость. В среднем, полностью оборудованные системы, обойдутся приблизительно 500-800 тыс. руб., по сравнению с европейскими аналогами, стоимость которых начинается с 1,5 млн. Российские котлы адаптированы к реалиям отечественных условий. Не прихотливы к качеству топлива.
      Недостатком является не до конца продуманный механизм подачи топлива, дающий сбои, недостаточная система безопасности, мелкие недоработки в конструкции, снижающие производительность.

    Европейские котлы подходят для тех, кто выше всего остального, ценит комфорт и безопасность и готов за это заплатить. Российское оборудование – это бюджетная версия, уступающая в экономичности, надежности и автономности работы.

    Особенности котлов на опилках

    В последнее время в качестве источника тепла в системе водяного отопления довольно часто используют котлы, работающие на опиле или щепе. И это вполне оправдано, учитывая немалое количество его достоинств по сравнению с другими видами подобного оборудования, включая экологичность и определенную экономию при использовании такого не слишком традиционного топлива.

    Тем более что цены на привычные энергоносители становятся все выше, а котел на опилках и его характеристики таковы, что с его помощью легко поддерживать тепло и в жилом доме, и в теплице, и даже в производственных помещениях значительной площади.

    Плюсы и минусы методики

    Главными достоинствами использования в качестве источника энергии для системы отопления сгорающих опилок и щепы являются:

    • Высокая эффективность нагрева теплоносителя (как правило, воды, хотя в водяной системе может использоваться и антифриз), при помощи которого в доме поддерживается тепло, а иногда еще и обеспечивается горячее водоснабжение.
    • Незначительная стоимость сырья. Особенно выгодной система, основанная на применении котла на опиле, будет в том случае, если недалеко от отапливаемого помещения есть одно или несколько деревообрабатывающих предприятий (например, мебельные фабрики или лесопилки).
    • Экологическая чистота опилок как топлива. Их сгорание практически не выделяет в атмосферу токсичные вещества в отличие от ряда жидких и газообразных энергоносителей.
    • Простота эксплуатации и обслуживания. Пользоваться оборудованием, работающим на опилках и щепе, способен практически каждый. А для его установки не требуется разрешения контролирующих органов, как при подключении газового прибора.

    Недостатки у такой системы, естественно, тоже есть. Среди них стоит отметить сложность хранения материала, обладающего высокой горючестью.

    Частично эта проблема устраняется путем прессования топлива, однако, хранить опилки все равно требуется в достаточно просторном помещении.

    Также минусом можно назвать необходимость в периодической чистке дымоходов, которая обусловлена большим количеством образующейся в процессе работы сажи и золы.

    В целом положительный эффект, который дает метод нагрева помещений при помощи длительного горения опилок, оказывается намного больше по сравнению с некоторыми его недостатками. А, значит, такие системы имеют право на существование. И, более того, со временем могут вытеснить традиционные варианты отопления.

    Устройство и методы изготовления

    Принцип, по которому работают котлы на опилках, простой. Сжигание сырья осуществляется при помощи контролируемого длительного горения, трехступенчатой подачи атмосферного воздуха и вторичного дожига продуктов сгорания. При этом топливо проходит несколько стадий:

    • загрузку в бункер, где находится шнек, который чаще всего расположен вне помещения;
    • поступление при помощи червячной передачи в хранилище для опилок;
    • отправка в следующий резервуар, соединенный с топочной камерой;
    • попадание в топку котла, в котором и происходит поджигание и сгорание сырья, в результате чего нагревается теплообменник, а нагретый воздух выводится либо в камеру газогенерации (где осуществляется вторичный дожиг горючих газов), либо сразу в дымоотводную систему.

    Конструкция котлов

    Как правило, такое оборудование состоит из следующих элементов:

    • устройства для подачи сырья;
    • колосников, располагающихся в колосниковой части оборудования;
    • емкости для сбора отходов;
    • распределителя нагретого в топке воздуха;
    • топки, где происходит сгорание топлива. Она имеет ряд отверстий, расположенных в особом порядке, позволяющем контролировать подачу воздуха и, соответственно, обеспечивать равномерность длительного горения;
    • теплообменного блока, куда выходят газы, нагревающие теплоноситель и следующие затем в дымоотводящую трубу.

    Защитные системы и режимы работы

    Кроме основных частей прибор, работающий на опиле и щепе, снабжается системами защиты от возгорания, за счет наличия которых может считаться достаточно безопасным для отопления жилых помещений.

    Также у оборудования могут иметься датчики для обнаружения дыма, своевременно предупреждающие о пожаре. А еще автоматический котел на опилках способен работать в нескольких режимах:

    Максимальный

    Применяется при наличии в топке значительного количества топлива. Когда воздух и вода нагреваются, оборудование постепенно снижает интенсивность сгорания, обеспечивая эффективное использование сырья.

    Средний

    Допускается при необходимости более продолжительного времени отопления. В этом случае топливо расходуется в гораздо меньшем объеме до тех пор, пока температура в помещении не снижается до минимально допустимой величины. При этом режим снова переключается на более интенсивный.

    Оборудование, способное так работать, называют приборами длительного горения на опиле и щепе.

    «Пауза»

    Используется тогда, когда котел уже не нужен для отопления. Горение топлива прекращается, а устройство остывает.

    Самостоятельное изготовление и монтаж

    Вместо того чтобы покупать такое нужное и эффективное для отопления устройство, его можно изготовить своими руками. Для создания котла на опиле понадобятся следующие инструменты и материалы:

    • несколько труб: с прямоугольным профилем 60-40 мм и круглых, диаметром 4 и 5 см;
    • аппарат для сварки и электроды к нему;
    • угловая шлифовальная машина («болгарка»).

    Участки труб следует подбирать таким образом, чтобы они поместились внутри котла размерами 36х40х80 см. При этом конструкции прямоугольного сечения будут использоваться в качестве вертикальных стоек, в которых вырезаются круглые отверстия для остальных деталей. Стоит учитывать, что с той стороны, где будет располагаться дверца, диаметры трубопроводов будут равны 50 мм. В задней же части котла размеры первых 4 вырезанных прямоугольников должны быть равны 5х6 см, а следующих четырех – 4х4 см.

    Подведение труб для холодной и нагретой воды обеспечивается вырезанием круглых отверстий диаметром по 5 см.

    Сварка передней и задней частей устройства производится следующим образом:

    • привариваются прямоугольные стойки;
    • к ним присоединяются круглые трубы таким образом, чтобы они располагались перпендикулярно полу помещения;
    • к котлу подключаются трубопроводы подвода и отвода теплоносителя;
    • торцы всех открытых труб завариваются при помощи кусков металла.

    Теперь можно проверять котел на опилках на герметичность – залить в трубы жидкость и проверить утечку.

    После этого оборудование монтируется в кирпичный топливник. Его тоже можно сделать своими руками, используя в качестве материала огнеупорные кирпичи.

    Особенности котлов

    Имеющиеся на отечественном рынке котлы на опилках (большая часть которых работает и на щепе) имеют мощность от 10 до 500 кВт. С учетом использования 1 кВт для снабжения теплом примерно 10 кв. м это означает возможность нагрева при помощи такого оборудования помещений площадью до 5000 «квадратов». А для их работы потребуется от 2 до 100 кг сырья в час. Самодельные устройства могут иметь практически любую мощность, однако, обычно их изготавливают из расчета обеспечения теплом 100–500 кв. м.

    Преимуществами таких котлов длительного горения по сравнению с обычными системами являются:

    • возможность работы на щепе, опиле и прессованной стружке (пеллетах);
    • максимальная эффективность;
    • высокая скорость нагрева воздуха;
    • использование не только для отопления, но и для получения горячей воды, сушки вещей и даже для приготовления и подогрева пищи.

    Котлы длительного горения, работающие на щепе и опилках, устанавливаются только на полу. Их настенный монтаж невозможен из-за слишком большого веса оборудования. Обслуживаются эти устройства достаточно просто – уборка золы производится не чаще 1–2 раз в месяц для котла, применяемого в жилых помещениях, и раз в неделю для промышленного оборудования.

    Какой лучше выбрать котел на щепе для дома?

    Твердотопливные котлы даже с появлением энергоэффективных газовых станций отопления не оставили своих позиций на рынке. Они также востребованы благодаря привычной конструкции, надежности и производительности. Для домашнего применения это один из лучших способов теплоснабжения. Но и внутри сегмента есть своя конкуренция между агрегатами разного типа. Классическим угольным, дровяным и комбинированным системам противостоит котел на щепе, отличающийся оптимизированной конструкцией и широкой функциональностью.

    Особенности котла на щепе

    По сравнению с обычными твердотопливными котлами, модели, работающие на щепе, имеют отличия в системах обращения с сырьем и распределения тепловых потоков. Для загрузки опилок или щепы используется специальный бункер, из которого материал поставляется в камеру сгорания. Когда цикл термической переработки завершается, отходы отправляются в соответствующий сборник. Несмотря на присутствие новых функциональных блоков, конструкция имеет скромные размеры. Обычно это компактные агрегаты с эргономичной системой управления, рассчитанные на использование непрофессионалами. Уже в начальном сегменте котлы на щепе для дома обеспечиваются электронными системами управления с автоматикой. Вышеупомянутый процесс загрузки, в частности, контролируется датчиками. О параметрах рабочего процесса пользователь может узнавать через специальный дисплей.

    Что касается прямой функции обеспечения теплом, то она реализуется с помощью контурной инфраструктуры горячего водоснабжения. В конструкции агрегата предусмотрен целый отсек с теплообменниками, которые связываются с домашним трубопроводом. То есть, котлы отопления на щепе могут заменять и функцию бойлерной установки, хотя в полной мере эта возможность доступна только высокопроизводительным моделям.

    Разновидности агрегата

    Разделяются такие котлы по возможностям работы с другими отопительными материалами, уровням автоматического контроля и количеству контуров. По возможности загрузки топливного сырья можно выделить стандартные и комбинированные модели. Первый тип специально рассчитывается на работу с опилками, стружкой и щепками. Комбинированные модификации также допускают использование пеллетов и других биотопливных гранул. Интересна и классификация по системам автоматизации. В простейших исполнениях котел на щепе реализует полуавтоматическую подачу топлива в камеру сгорания. Наиболее же развитые устройства позволяют полностью контролировать и параметры микроклимата в помещениях нагрева. Для этого котлы дополняются термостатами с выносными датчиками. Что касается контуров, то базовые модификации предусматривают открытый нагрев воздуха, а несколько линий теплообмена позволяют использовать оборудование и в качестве водонагревательной техники, и для приготовления еды.

    Основные параметры выбора

    Базовой характеристикой современного котла является мощность. Во многом она же определяет и все остальные параметры. Для небольшого дома можно ограничиться моделью, силовой потенциал которой составляет 40-50 кВт. Многофункциональное водонагревательное оборудование для частного двухэтажного дома может работать с мощностью порядка 90 кВт. Далее определяется материал изготовления. Здесь выбор стоит между чугунными и стальными агрегатами. Модели первого типа позиционируются как долговечные, но если вдруг по тем или иным причинам корпус повредится, то восстановить его будет невозможно. Стальной же котел на щепе изначально не так прочен, но в случае деформации конструкции или образования трещины его можно отремонтировать посредством сварки.

    Стоит ли выбирать модели с длительным горением?

    Концепция длительного горения предполагает наличие более объемной камеры сгорания и системы вторичного дожига. Реализуется так называемый пиролизный эффект, предусматривающий не только термическую переработку основного топливного материала, но и сгорание выделяемых газовых частиц. При этом котлы на щепе длительного горения устанавливаются только на пол из-за внушительных размеров и соответствующей массы. Целесообразность приобретения такого агрегата имеет место, если планируется обслуживать теплом большие площади. Котел характеризуется сочетанием высокой производительности и экономией топлива, что говорит о его энергоэффективности. Но для маленького дома смысла в таком приобретении нет – во всяком случае, компактный настенный агрегат из стандартных серий не менее достойно справится с задачами отопления.

    Лучшие производители

    Наиболее широко сегмент представляют зарубежные компании, среди которых Froling, Buderus, Hargassner, ETA и др. Данные производители реализуют мощные котельные установки с современной автоматикой и расширенным функционалом. Впрочем, и стоит твердотопливный котел на щепе импортного происхождения недешево. Модели для загородного дома, к примеру, оцениваются в 60-80 тыс. руб. в среднем. Отечественные производители теплового оборудования, наподобие компаний «Теплодар», «Мистер Хит» и «Данко», предлагают более доступные решения, стоимость которых может укладываться в 30-40 тыс. Правда, технологическая развитость российских агрегатов не так высока по сравнению с иностранными конкурентами.

    Заключение

    Если сравнивать данный вид котла с альтернативными способами отопления, то возникнет немало вопросов относительно выгод, на которые можно рассчитывать при таком выборе. С одной стороны, это может быть высокая эргономика с автоматическим управлением, а с другой – энергоэффективность, подкрепленная возможностью универсального использования котла. Чем же придется жертвовать, приобретая котел на щепе? Главный недостаток такого оборудования заключается в содержании и подготовке топливного сырья. Такие котлы очень капризны и требовательны к характеристикам той же щепы. Загружаемый материал должен быть тщательно высушен, а в некоторых случаях также подвергнут и предварительной механической обработке.

    Как работает котел на щепе длительного горения, и можно ли сделать его своими руками?

    Древесная щепа – это продукт переработки непригодной для делового использования древесины, то есть:

    • веток;
    • кривых стволов;
    • различных крупных отходов.

    Щепа обладает той же удельной теплотворной способностью, что и исходная древесина, однако ее режим горения сильно отличается от режима горения других видов твердого топлива.

    Благодаря своим форме и размерам щепа, попадая в традиционную топку отопительного прибора, рассчитанного на сжигание дров или угля, быстро сгорает, выделяя определенное количество тепла, после чего так же быстро тухнет и остывает.

    Поэтому угольные и дровяные отопительные приборы не могут эффективно работать на щепе без серьезной переделки.Более подробную информацию о топливной щепе вы найдете в этой статье (Топливная щепа).

    Несмотря на то, что традиционные твердотопливные котлы плохо подходят для работы на щепе, в магазинах можно приобрести отопительные приборы, предназначенные для этого вида топлива. Часть из них также может работать на любых других видах твердого топлива, лишь бы оно подходило по фракции.

    Более подробную информацию о типах отопительных приборов и отличиях между ними вы найдете тут.

    Как сжигать древесные отходы максимально эффективно?

    Максимальный эффект от сгорания этого вида топлива можно достигнуть при соблюдении следующих условий:

    • приток воздуха в достаточном количестве;
    • постоянное поступление новой щепы;
    • высокая температура внутренних стенок котла.

    Из-за таких особенностей топка для сжигания щепы сильно отличается от топки, предназначенной для отопления дровами, углем или опилками.

    Топка под дрова или уголь заметно больше, ведь необходимо весь объем горючего загрузить сразу. Топка под щепки отличается тем, что максимально эффективное сгорание происходит лишь при подаче воздуха сверху, ведь даже неплотный слой сильно ограничивает его движение.

    Если топка слишком большая, то стенки не прогреваются до нужной температуры и не могут увеличивать эффективность горения.

    При сжигании щепы в топке котла, изначально предназначенного для работы на дровах или угле при наполнении, обеспечивающем максимально эффективное сгорание, увеличивается отдаваемая тепловым прибором мощность. Из-за этого возможен перегрев котла, если количество получаемой тепловой энергии превышает возможности батарей отопления и в котле не установлен датчик температуры.

    При срабатывании автоматики прекращается подача топлива, а в некоторых случаях еще и воздуха, из-за чего щепа сгорает менее эффективно и падает КПД отопительного прибора, что приводит к снижению количества выделяемой тепловой энергии. Однако такое же изменение КПД происходит и при регулировке мощности котлов, работающих на других видах твердого топлива.

    Виды бытовых и промышленных котлов, способных работать на щепе

    Есть несколько видов котлов, способных работать на щепе и древесных отходах.

    Для работы на этом виде топлива чаще всего используют следующие виды котлов и печей:

    • автоматические;
    • верхнего горения;
    • пиролизные (шахтные).

    Автоматические

    В автоматических отопительных приборах топливо поступает в камеру сгорания (топку) по шнековому транспортеру, работой которого управляет контроллер, отслеживающий температуру в камере сгорания и другие важные параметры.

    Благодаря постоянному поступлению топлива количество щепы поддерживается на уровне, необходимом для максимально эффективного сгорания, однако большинство отопительных приборов этого типа поддерживают и экономичные режимы работы. В таких режимах топлива поступает меньше, в результате чего снижается и количество тепловой энергии, выделяемой котлом или печью.

    Верхнего горения

    Отопительные приборы верхнего горения больше подходят для работы на опилках, однако их можно топить и щепой.

    Их КПД несколько ниже, чем у котлов и печей с традиционной топкой и автоматической подачей топлива.

    Это вызвано тем, что горение происходит на небольшом участке топлива толщиной 1–3 см, а также расстоянием от места горения до верха отопительного прибора – чем выше, тем меньше КПД.

    Причиной такого явления становится зависимость между этим расстоянием и площадью водяной или воздушной рубашки, передающей тепло в систему отопления.

    Пиролизные

    В пиролизных отопительных приборах щепа не горит, а тлеет при высокой (несколько сотен градусов) температуре, из-за чего древесина распадается на пиролизные газы и небольшое количество золы. Более подробно эти процессы описаны тут.

    Затем пиролизный газ поступает в камеру дожига, где и сгорает, смешиваясь с поступающим воздухом. Боковая стенка камеры дожига одновременно является и боковой стенкой пиролизной камеры.

    Количество генерируемой тепловой энергии регулируют меняя количество воздуха, который поступает в камеру дожига. При длительном снижении количества воздуха падает температура в пиролизной камере, из-за чего замедляется или прекращается процесс пиролиза.

    Способы подачи топлива

    В котлах и печах, работающих на щепе, используют ручную и автоматическую подачу топлива.

    Ручная

    Подходит для пиролизных котлов и отопительных приборов, в которых реализован принцип верхнего горения.

    В пиролизных (шахтных) котлах и печах щепу засыпают в глубокую шахту, нижняя часть которой выполняет и функцию пиролизной камеры. Сгоревшие остатки топлива (зола) падают в зольник, расположенный под пиролизной камерой, а остальная щепа опускается под своим весом и заполняет освободившееся пространство.

    В отопительных приборах верхнего горения щепу засыпают сверху, откинув верхнюю крышку с регулируемым горение блином. Причем чем плотней утрамбовано топливо, тем дольше проработает такой котел или печь, а также тем более выделит тепловой энергии.

    По мере сгорания верхнего слоя топлива регулирующий горение блин, лежащий своими ребрами на щепе, опускается все ниже, пока не достигнет дна, после чего процесс горения полностью прекратится.

    Автоматическая

    Чаще всего для автоматической подачи топлива используют шнековое устройство, которое состоит из:

    • шнека, похожего на применяемый в старых мясорубках;
    • желоба, соединяющего топливный бункер и отопительный прибор;
    • топливного бункера с системой ворошения/встряски топлива.

    Шнек через редуктор с большим коэффициентом передачи подключен к электромотору, благодаря чему его скорость вращения составляет 10–60 об/мин.

    Чем больше диаметр шнека и его шаг, тем более крупную щепу он может подавать в отопительный прибор. При этом минимальный размер топлива никак не зависит от размеров шнека.

    Бункеры оснащают различными механизмами, которые ворошат и встряхивают щепу, препятствуя ее слеживанию. Ведь если топливо слежится, то перестанет поступать в шнековый механизм и отопительный прибор прекратит вырабатывать тепловую энергию.

    Эти способы подачи топлива используют как в бытовых, так и в промышленных котлах. Ведь единственная разница между этими отопительными приборами в объеме камеры сгорания и количестве производимой тепловой энергии.

    Исключение составляют котлы верхнего горения, ведь в них невозможно получить достаточное для промышленного применения количество тепловой энергии.

    Все эти способы подачи топлива не подходят для кирпичных печей из-за особенностей их конструкции. Максимально эффективно печи обогревают дом, когда топливо сгорает за 1–3 часа, нагревая тело печи и грубу (отопительный щиток).

    На чем еще могут работать такие отопительные приборы?

    Автоматические котлы, предназначенные для работы на щепе, могут также работать на:

    При работе на опилках и лузге КПД и максимальная мощность котла снижаются из-за особенностей горения этих видов твердого топлива. При работе на стружке КПД и максимальная мощность зависят от размеров стружки и породы древесины.

    При работе на угле или пеллетах котел выдает более высокую мощность, чем на щепе.

    Ведь уголь обладает больше теплотворной способностью, а у пеллет гораздо выше удельная плотность, благодаря чему при том же объеме масса древесины оказывается несколько больше.

    Как устроена котельная?

    Вне зависимости от вида теплоносителя — воздух или вода -, котельная для работы на щепе устроена одинаково.

    Ее основа – водогрейный или воздухогрейный котел с подключенным к нему шнековым транспортером и небольшим бункером, в который помещается запас топлива на 10–40 часов работы.

    Неподалеку от котельной устраивают хранилище топлива с достаточным на всю зиму запасом щепы, причем между хранилищем и бункером должны быть 1–2 стены из негорючего материала.

    В бюджетном варианте котельной бункер загружают вручную, таская и засыпая в него щепу ведрами или мешками.

    В более дорогом — бункер и хранилище соединяют пневматическим или ленточным транспортером, который по мере необходимости наполняет бункер топливом.

    В котельной обязательно устанавливают датчики дыма и возгорания, а также другие элементы противопожарной системы.

    При обнаружении дыма система блокирует подачу воздуха в котел и отключает двигатель шнекового привода. Если же помимо дыма датчики обнаружили увеличение температуры, то противопожарная система сначала отключает подачу электроэнергии в котельную, затем подает воду, разбрызгивая ее с помощью специальных насадок.

    Как можно сделать агрегат своими руками?

    В первую очередь необходимо определить, какой именно отопительный прибор нужен и что он будет обогревать. Ведь за исключением котлов верхнего горения, которые отличаются невысоким КПД и очень требовательны к влажности топлива, остальные отопительные приборы сжигают щепу одинаково.

    Поэтому на их базе можно реализовать как воздушный или водяной котел, так и теплообменный щиток, присущий кирпичным печам. Поэтому мы приведем пример изготовления такого отопительного прибора на советского твердотопливного водяного котла.

    Переделку необходимо начинать с поиска шнекового транспортера, который можно снять с какой-нибудь техники или изготовить самостоятельно.

    При этом необходимо, чтобы наружный диаметр шнека был меньше внутреннего диаметра трубы на 5 мм, это защитит механизм от заклинивания во время долгой работы.

    Кроме того, потребуются электромотор и редуктор, которые обеспечат вращение шнека со скоростью 10 об/мин.

    В наружной части котла прорезают отверстие, диаметр которого в 2–3 раза больше диаметра трубы шнекового механизма, причем центр отверстия должен быть выше колосниковой решетки на 20–40 см (чем выше, тем меньше будет нагреваться вал). При этом верх отверстия должен быть хотя бы на 5 см ниже нижней части дымохода.

    Затем прорезают отверстие во внутренней стенке котла и вваривают в него трубу шнекового механизма так, чтобы со стороны топки труба была заподлицо со стенкой. После этого восстанавливают наружную стенку и проверяют герметичность котла.

    Если все нормально, то к шнековому механизму присоединяют бункер и устанавливают любой механизм ворошения содержимого. Бункер подпирают ножками, чтобы не возникало перекоса шнека.

    В котел врезают датчики температуры воды и отходящего дыма, затем на базе любого микроконтроллера собирают управляющий блок. С этой работой справится даже начинающий радиолюбитель, поверхностно знакомый с микроконтроллерами.

    Когда отопительный прибор полностью собран, его заполняют водой и запускают в ручном режиме, чтобы составить таблицу температуры воды и дыма на различных режимах работы, включая небольшой перегрев. На базе этой таблицы радиолюбитель составит программное обеспечение для микроконтроллера.

    Мощность такого котла при работе на щепе окажется на 15–40% ниже, чем при использовании дров или угля. Это связано с особенностями сгорания щепы, поэтому для переделки желательно использовать котел увеличенной мощности.

    Вывод

    Благодаря невысокой стоимости и возможности применения в автоматических отопительных приборах, топливная щепа является одним из наиболее эффективных и выгодных видов твердого топлива. Теперь вы знаете:

    • в каких условиях щепа сгорает максимально эффективно;
    • как работает автоматическая подача топлива;
    • какие отопительные приборы подходят для работы на щепе;
    • как можно переделать обычный котел, чтобы он смог работать на щепе.
    Читайте также:  Как правильно высушить веники для бани
  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector