Зміст:
- Конструкція класичного котла на твердому паливі
- Поєднання котла з водяною системою опалення
- Системи контролю та управління
- Плюси і мінуси котлів
Підйом тарифів на електроенергію і газ змушують власників житла в передмісті і сільській місцевості задуматися про те, наскільки може бути практично опалення заміського будинку дровами. Теплотехніки, розробляють дров’яні котли для опалення приватного будинку, використовують для створення ефективного обладнання досвід і знання, накопичені не тільки в будівництві печей, але і в інших галузях науки (органічної хімії і фізики твердих матеріалів).
У минулі століття питання: чим опалювати заміський будинок? мав єдину відповідь-дрова. Великі російські печі, компактні печі – голландки, каміни (вогнища, нагадують про первісному минулому) – таким було опалення дерев’яних будинків в місцевостях багатими лісами.
Конструкція класичного котла на твердому паливі
Спочатку популярний чавунний корпус поступово поступився місцем корпусу, звареному з високоякісної сталі. Достоїнством чавуну була висока теплова інерція, яка дозволяла повільно віддавати тепло в навколишній простір. Литі чавунні печі були дуже популярні в трьох минулих століттях. Але у чавуну є недолік: при випадковому швидкому остужении (холодна вода, що потрапила на корпус) він тріскається. Зварити чавунний моноліт дуже непросто, потрібно спеціальне обладнання (при цьому якість зварювання не гарантовано).
Відсутність технологій зварювання сталевих конструкцій перешкоджало прогресу розвитку теплотехніки. Поява електричного зварювання змінило ситуацію.Сучасні сталеві агрегати виготовлені з сортів сталі з високими теплопровідними характеристиками. Зварювання дозволяє створювати складні конфігурації сталевих площин і труб всередині котла.
Конструкція дров’яного котла складається з наступних елементів:
- Топкова камера;
- Колосник;
- Зольна камера;
- Водяний контур (теплообмінник).
Топкова камера (або просто «топка») займає центральну частину котла. Об’ємний короб, зварений з товстих сталевих пластин (товщина металу не менше 4 мм), герметично закривається дверцятами з такого ж матеріалу.
В дно топкової камери вбудований колосник. Це решітка з металевих прутів або товста сталева пластина з прорізаними паралельними щілинами. Її призначення – пропускати падаючі вниз відходи прогорілого палива. Приплив повітря через нижній піддувало (отвір з заслінкою), що проходить через щілини колосника, підтримує активне горіння нижнього шару деревини.
Нижня частина корпусу, куди потрапляють відходи горіння, називається зольної камерою (або «зольником»). Широка (але невисока) дверцята зольної камери герметично закривається, щоб виключити нерегульований приплив повітря. Піддон для золи легко витягується при очищенні від «відходів виробництва тепла». Над дверцятами зольника знаходиться піддувало, через яке регулюється подача повітря в топку.
Особливу увагу виробники віддають якості теплоізоляції топки. Щоб знизити тепловіддачу за межі корпусу, не спрямовану на корисну дію, стінки вставляються пластини з теплоізолюючих матеріалів. Азбест, кераміка, шамотна глина і мінеральна плита якісно зменшують тепловтрати, що дозволяє знизити кількість палива. На внутрішню дверцята топки також кріпиться азбестова пластина.
Замки на дверцятах топкової і зольної камер конструюються з урахуванням можливого зносу. Замки з ефектом притягання не дозволяють дверцят мимоволі відкриватися.
Поєднання котла з водяною системою опалення
Комплексне дров’яне опалення дозволяє використовувати один дров’яної котел з водяним контуром для опалення приватного будинку з декількома приміщеннями, відокремленими один від одного перекриттями і внутрішніми стінами. Сучасні котли сконструйовані для нагріву води. Ідея зробити котел головною частиною водяний (або паровий) системи опалення призвела до створення систем теплообміну. Система передачі тепла воді від палаючого палива називається «теплообмінник» або водяний контур. Поєднана з водяним контуром система труб і радіаторів рівномірно розподіляє тепло гарячої води по всіх приміщеннях.
Найпростіший вид теплообмінника – водяний резервуар, під яким знаходиться джерело тепла. Нагрівання води відбувається тільки з нижньої сторони, що не дуже ефективно.
Більш складний вид водяного контуру називається «водяна сорочка». Топка котла має подвійні стінки і верх, всередині яких циркулює вода — теплоносій. Топка «одягнена у водяну сорочку». Ефективність теплопередачі конструкції на 20-25% вище попередньої. Товщина проміжку між стінками в 3-5 см дозволяє воді швидко прогріватися, а постійна циркуляція не дозволяє застоюватися в нижній частині резервуара.
Водяний контур, зварений з товстих сталевих труб, що проходять по стінах і верху камери, вигнутих хвилями («змійовиків»), не менш ефективний, ніж «водяна сорочка». Товщина труб 5-6 см достатня для повільного просування води (в товстій трубі швидкість води знижується пропорційно відношенню діаметрів труб теплообмінника з трубами подачі).
Крім хорошій теплопередачі у такого контуру є ще одна важлива гідність: покращена ремонтопридатність. При виході з ладу замінити трубу набагато простіше, ніж заварити отвір в обшарпаному стінці або тріснутий шов. І залити топку з такого теплообмінника важче.
Системи контролю та управління
Опалювальні котли на твердому паливі для приватного будинку обладнуються системами регулювання температури води у водяному контурі. Досить простий термостат пов’язаний з важелем, до якого причеплена металевий ланцюжок. Другий кінець ланцюжка причеплений до заслінці піддувала. При досягненні оптимальної температури термостат повертає важіль і прикриває заслінку. Приплив повітря зменшується, і процес горіння пригнічується до тих пір, поки вода не охолоне до температури зворотного спрацьовування системи управління. Механічне управління подачею повітря примітивно, але надійно.
Більш складні системи контролю включають в себе електрифіковану примусову подачу повітря і більш точні датчики температури. Малопотужний електричний вентилятор (до 35 Вт), вбудований в систему повітроводів може подати посилений потік повітря не тільки знизу.
Подача повітря зверху створює в полум’я штучний ефект «активного тління», що дозволяє спалювати паливо набагато ретельніше. Такі котли вимагають підключення до систем електроживлення і при відсутності електрики стають безпорадніші своїх механічних побратимів». Але економія палива в межах 10-15% дозволяє говорити, що такі системи виправдовують встановлення примусової вентиляції.
Котел є не тільки самостійним агрегатом, але і частиною системи опалення приватного будинку. Тому потужність обладнання повинна відповідати об’єму і схемою циркуляції теплоносія в системі. Якщо система побудована з урахуванням примусової циркуляції води та швидкість нагрівання приміщень контролюється спільно з процесом горіння палива в котлі, ефективність системи зростає. Бак — термос допоможе зберегти високу температуру води при згасанні котла.
Основа під обладнання повинно бути виконано з бетону, під зольної камерою на підлогу викладено лист металу площею не менше 1 кв. м. Відстань до стін приміщення повинно бути не менше 30 см, особливо якщо вони дерев’яні. Найкраще зробити ізольоване приміщення в підвалі або на першому поверсі будинку (міні – котельню) з запасом дров.
Плюси і мінуси котлів
Порівняно невелика ціна (порівняно з котлами інших типів), висока надійність і великий термін експлуатації роблять дров’яні котли з водяним контуром популярними в регіонах, де вартість дров невисока. Але коефіцієнт корисної дії дров’яних котлів вважається найнижчим з усіх типів котлів (70-80%) при найбільшій витраті палива.
Періодичність завантаження дров варіюється від 3 до 8 годин. Чим вище якість котла, ефективніше теплообмін у водяному контурі, точніше контроль температури води, тим нижчою буде собівартість кожного отриманого кіловата тепла.
Дров’яні котли, що випускаються компаніями «SAS», «Sime», «Aton», «Wichlaczh», «Galmet», користуються заслуженою популярністю. Компанії також випускають опалювальні дров’яні котли тривалого горіння з водяним контуром, які можна назвати наступним етапом розвитку опалювального обладнання.