Твердотопливные котлы
Твердотопливные котлы - котлы, работающие на твердых видах топлива - дровах и угле
Содержание |
Виды твердотопливных котлов
Твердотопливные котлы осуществляют подогрев теплоносителя за счет сжигания широкого ассортимента твердых топлив, как правило малые котлы тяжело поддаются автоматизации (исключением являются котлы известной марки Carborobot), требуют частого ухода как-то: выемка золы, очистка поверхностей теплообменника от сажи и дегтя. Очевидным преимуществом твердотопливных котлов классической конструкции является их способность работать на широком диапазоне топлив с различной теплотворной способностью, что, в процессе эксплуатации, позволяет меньше зависеть от топливных монополистов.
Важно помнить, что при использовании твердотопливного котла необходимо использовать системы подмешивания горячей воды в возвращающему теплоносителю в случае если его температура ниже 60 градусов, поскольку при более низких температурах возможно образование кислого конденсата приводящего к быстрому выходу из строя дорогого теплообменника. Как правило системы с твердотопливными котлами принято оснащать крупными аккумуляторами тепла (системы из 3-5 резервуаров по 750 кг управляемые интеллектуальным контроллером), что позволяет выровнять тепловой режим помещения и получить температуру теплоносителя 40-50 градусов, исключающую ожоги, разложение органической пыли и снижающую интенсивность конвекционных потоков поднимающих пыль с пола. Также неоспоримым преимуществом тепла получаемого с помощью твердых топлив является его цена, на практике разница не так велика 5%-20% дешевле отапливания природным газом, возможно, однако, что в дальнейшем эта разница будет увеличиваться.
Пиролизные котлы
Сейчас появилось несколько десятков моделей от известных производителей (ATMOS, Junkers, Dakon) реализующих пиролизный принцип сжигания топлива, пиролиз позволяет из неудобного для автоматизации твердого топлива получить удобный генераторный газ пригодный впоследствии для получения горючих жидких фракций, работы котла либо двигателя внутреннего сгорания, данные модели избавились от проблемы неэффективного сжигания топлива при пониженной мощности работы, характерной для классических котлов, где регулирование мощности осуществлялось поворотной заслонкой и в режимах с пониженной мощностью топливо сгорало в тлеющем режиме с образованием повышенного количества сажи, золы, вредных выбросов и малым КПД. Однако получив возможность работы в большем диапазоне мощностей пиролизные котлы требуют более качественного топлива, в первую очередь это отноится к влажности используемой древесины, при увеличении влажности с 20% до 30% (т.е. на 10%) падение КПД составляет более 30%.
| Обсуждения на других форумах: |
Автоматические котлы на пеллетах
Карборобот
Особенности систем с твердотопливными котлами
Опасность холодной обратки
Eсть один ньюанс, который нужно учитывать при организации системы отопления на основе твердотопливных котлов.
Вода поступает в нагревательные элементы котла, где принимает тепло от дымовых газов. Дымовые газы, в свою очередь, отдавая тепло воде охлаждаются. От величины охлаждения газов зависит, кстати КПД котла. Чем сильнее охлаждаются газы, тем меньше тепла вылетает в дымовую трубу. Однако существует опасность переборщить. При охлаждении газов до температуры меньше 100°С, водяной пар, который всегда присутствует дымовых газах конденсируется, и на поверхностях котла образуется конденсат. Кромы воды в дымовых газах присутствует некоторые оксиды (например серы), которые в присутствии жидкой воды образуют кислоты, разрушающие охлаждающие поверхности котла.
Получается, что при слишком низкой температуре обратки нагревательные элементы котла быстро разрушаются. Поэтому производители котлов ограничивают температуру отратной воды значением 60°С. Как же это осуществляется на практике? Обычно для этого устанавливается термостат - устройство которое автоматически регулирует температуру обратной воды путем подмеса в нее горячей подачи. Эти термостаты работают только на разнице температур воды и не требуют электричества.
| Полезные ссылки: |
Теплоаккумулятор
ТТ котлы по природе своей работают периодически и температура воды в системе с ТТ котлом постоянно изменяется. Температура максимальна в начале работы котла и значительно снижается перед загрузкой следующей порции топлива. Это создает два неудобства. Во первых - само по себе изменение температуры в контуре не создает дополнительного комфорта, во вторых - мощность котла ограничивается способностью системы воспринять тепло. Если котел слишком мощный - то вода начнет кипеть.
Чтобы боротся с этими недостатками ТТ котлов давно придуманы теплоаккумуляторы. Теплоаккумулятор (ТА) - это дополнительный бак с водой, который воспринимает тепло, когда котел работает, и который отдает тепло, когда котел гаснет. ТА может входить в контур отопления, но может быть сделан и в отдельном контуре.
Есть некоторые тонкости реализации подобной системы с ТА:
- Если теплообмен с ТА организован посредством теплообменника (змеевика), то теплообменник должен охватывать как вехнюю часть ТА, для отбора наиболее горячей температуры на стадии отдачи тепла, так и нижнюю часть для подачи тепла в ТА. Если теплообменник расположен в одной области ТА, то на одной из стадий теплообмен будет проходить неэффективно.
- Если при погасании котла через его регистры продолжает протекать горячая вода нагретая в ТА, то эта вода будет нагревать воздух, который будет вытягиваться в дымоход. При этом потери тепла будут весьма значительными.
| Обсуждения на Околотке: |
| Обсуждения на других форумах: |
- Схема отопления с тепловым аккумулятором
- Покупка теплоаккумулятора в Москве и области
- Теплоаккумулятор: Теоретическая часть (сообщение в теме "Пиролизный котел изготовил сам")
- Теплоаккумулятор: Борьба с коррозией (сообщение в теме "Пиролизный котел изготовил сам")
- Аккумулятор тепла (реализованный)
| Полезные ссылки: |
- Аккумулятор тепла для обогрева помещений
- Усовершенствованная система квартирного отопления
- Отопительная система инженера Прокопенко
Оценка размеров теплоаккумулятора
ТА может устанавливаться для выполнения нескольких задач:
- увеличение времени между временем закладки дров
- поглощение энергии от котла избыточной мощности
- уменьшение колебания температуры теплоносителя
Определим параметры ТА исходя из заданным временем между закладками дров. Для этого нам нужны параметры:
- P0 - мощность, необходимая для отопления дома (например 10кВт на пике потребления)
- t0 - продолжительность горения котла от одной закладки (например 4 часа)
- t - требуемый промежуток между закладками дров (например 12 часов)
Тогда необходимая мощность котла 
кВт.
Далее задаемся максимальной и минимальной температурой ТА (например tmax=95°С и tmin=60°С)
Тогда, используя значение теплоемкости воды 1.17 кВт*ч/м3*град (4,2 кДж/кг), определяем объем ТА:
м3Теплообменник
Для передачи тепла между котлом, радиаторами и ТА иногда используется теплообменник. Проще всего его изготовить в виде змеевика из медной или нержавейной трубы, опущенного в ТА. Площадь поверхности обмена принимается как 2 м2 на каждые 20 кВт мощности котла.
Исполнение №1. Один контур
Наиболее простой и очевидный вариант встраивания ТА в систему отопления - подключение его в систему до котла. Тогда горячая вода от котла греет систему, а затем возвращается в ТА.
- Достоинства
- простота исполнения - не нужны теплообменники
- система работает при естественной циркуляции
- Недостатки
- ТА находится под давлением (как минимум гидростатическим) и должен быть герметичным
- в случае утечек из ТА может утечь вся вода системы
- затруднительно использовать антифриз из-за большого объема всей системы
- необходимо компенсировать расширение огромного количества воды - при нагреве 1м3 воды расширение составляет 40л.
- часть тепла через регистры котла улетает в дымоход
- затруднительно нагреть воду в ТА до температур выше 90°С, слишком горячая вода на обратке начинает вскипать.
Исполнение №2. ТА в отдельном контуре
ТА - это просто емкость с водой, в которой находится змеевик из основного контура отопления, через который энергия поступает и отбирается. Вода из ТА не смешивается с водой, циркулирующей в котле и в радиаторах отопления. ТА в этом случае не должен быть герметичным, более того, он может быть даже открытый, например, со съемной крышкой.
- Достоинства
- простое исполнение емкости - ТА может быть открытым
- система работает при естественной циркуляции
- система не теряет работоспособности при опорожнении бака
- основной контур отопления мал по объему и туда может быть залит антифриз
- компенсация расширения воды не требуется - достаточно несколько не далить воды до краев бака
- Недостатки
- часть тепла через регистры котла улетает в дымоход
- необходимо изготавливать теплообменник
Исполнение №3. ТА в одном контуре с котлом
В первый контур входит ТА и котел, который нагревает воду в ТА. Второй контур состоит из теплообменника, погруженного в ТА и радиаторов отопления.
- Достоинства
- простое исполнение емкости - ТА может быть открытым
- после остановки котла прекращается циркуляция воды через котел (исчезают потери через дымоход)
- основной контур отопления мал по объему и туда может быть залит антифриз
- компенсация расширения воды не требуется - достаточно несколько не далить воды до краев бака
- Недостатки
- затруднена естественная циркуляция между котлом и ТА
- при пуске системы батареи станут горячими только после прогрева всего ТА
Исполнение №4. ТА в одном контуре с радиаторами
Котел нагревает ТА через теплообменник. Во втором контуре вода циркулирует от ТА к батареям отопления.
- Достоинства
- после остановки котла прекращается циркуляция воды через котел (исчезают потери через дымоход)
- Недостатки
- емкость должна выдерживать давление
- затруднена естественная циркуляция между котлом и ТА
- при пуске системы батареи станут горячими только после прогрева всего ТА
- трудно использовать антифриз из-за большого объема системы
