Твердопаливні котли. Які вони...

В умовах, коли будинок не газифікований, а електроенергія або рідке паливо як основний енергоносій недоступні, тільки твердопаливні котли дозволяють досягти необхідного рівня теплового комфорту.

В твердопаливних опалювальних котлах в якості палива використовуються дрова, вугілля, торф'яні брикети і інші тверді горючі речовини. Проте найбільшого поширення набули котли на дровах, на вугіллі, а також спеціально підготовлених «кульках» з деревних відходів — котли на пеллетах. Традиційні котли мають відносно невеликий ККД (70-80%). З-за низької теплотворної здатності ці котли мають розширеної топкою (чим менше теплотворное паливо, тим топка більше, тобто у котлів, призначених для спалювання вугілля, топка менше, ніж у котлів для спалювання дров) і відносно низьким робочим тиском (зазвичай 2 атм. ). Також є ще й проблеми з автоматизацією роботи такого типу котлів — вони не можуть працювати в повністю автоматичному режимі і вимагають регулярного завантаження палива (вугілля — зазвичай кожні 6-8 годин і дров — 2-3 години). Керувати процесом горіння твердого палива складно, тому точність підтримки бажаної кімнатної температури невисока. Правда, деякі сучасні котли здатні автоматично підтримувати задану температуру теплоносія.

Автоматична підтримка заданої температури здійснюється таким чином. На виході з котла встановлений датчик, що відслідковує температуру води (теплоносія) і механічно з'єднаний із заслінкою котла. Якщо температура теплоносія на виході з котла стає вище, заслінка автоматично прикривається і процес горіння сповільнюється. Коли температура знижується, заслінка автоматично відкривається. Цей пристрій не вимагає підключення до електричної
мережі. У підсумку виходить, що уваги котли вимагають багато, а комфорту забезпечують замало. В повній незалежності від електроенергії і невисокою ціною і укладено головне достоїнство цього класу котлів. Однак у наші дні таке обладнання вже застаріло і на зміну йому з'явилися досить «розумні» котли, що працюють на твердому паливі. Провідні виробники постійно розробляють і застосовують у власних котлах ряд передових технологій, покликаних забезпечити високу ефективність, надійність, безпека, а також простоту експлуатації обладнання.

Перш за все високу ефективність спалювання палива забезпечують сучасні пальники, здатні витягти максимальну кількість енергії з деревної сировини. Наприклад, в сучасних твердопаливних котлах паливо може спалюватися двома способами: отгоранія і прогоряння (BUDERUS Logano G211, DAKON DOR, DEMRAD 30-60 E). Ефективність спалювання забезпечується за рахунок застосування системи колосників і нової конструкції камери згоряння із спільним використанням первинного і вторинного повітря і з можливістю регулювання подачі додаткового повітря. Простіше кажучи, при такому процесі горіння повітряні потоки формуються так, щоб дрова тліли в нижній частині топки, у колосника, а виділяються продукти згоряння дожигались в додатковій камері під колосником.

Це забезпечує більш рівномірне і тривале горіння дров, їх більш повне використання. Завдяки розрахованої до дрібниць конструкції сучасних котлів максимально можлива частина тепла передається безпосередньо теплоносія, а високоефективна теплоізоляція зводить до мінімуму тепловтрати.

Для оптимізації спалювання певного виду палива деякі виробники випускають спеціальні модифікації, найкращим чином пристосовані саме для цього виду палива (не плутати з піролізних котлів). ККД цих пристроїв може досягати 78%. До таких котлів відносяться, наприклад, серії Dor D і FB D від DAKON, U22 D від VIADRUS, Logano G211 D, Logano S111 від BUDERUS. Наприклад, у чеської фірми DAKON в асортименті присутні котли для всіх видів твердого палива (модифікація DOR), а також моделі, розраховані в першу чергу для спалювання деревини і деревних відходів (модифікація DOR D). Пристрій котлів DAKON DOR D в чому аналогічно пристрою серії DOR. Основна відмінність — камера згоряння модифікації DOR D доповнено жаростійкими сегментами і шамотнимі дошками, призначеними для поліпшення спалювання деревини і виступають у якості каталізаторів. Перевага даних котлів — можливість спалювати деревину з вологістю до 35%. У VIADRUS ця проблема вирішена за рахунок збільшеного отвору для завантаження твердого палива, що забезпечує більший обсяг закладки дров, яких вистачає на 6-10 годин.

Щоб позбавити споживача від необхідності підкладати паливо в топку котла, ряд фірм розробили автоматизовані топкові апарати (АТА). По мірі згорання палива його нова порція подається з завантажувального бункера автоматично. Але ось паливо в цьому випадку годиться вже не будь, а дрібнорозмірне. До складу апарату входять котел, пальниковий пристрій з механізмом автоматичної подачі палива та дуттєвий вентилятор для забезпечення повного згоряння палива. Виробництвом побутових АТА для котеджів сьогодні займаються багато іноземні компанії у всьому світі. На українському ринку починає з'являтися продукція від ВАХІ (Італія), BENTONE (Швеція), VERNER (Чехія), VIESSMANN (Німеччина). По конструкції і принципу роботи моноблочні апарати різних виробників багато в чому схожі один на одного. Наприклад, Vitolog 300 від VIESSMANN потужністю 5-26 кВт складається з двох агрегатів: котла з топкою і стоккерной пальника. Стоккерная пальник включає в себе металевий контейнер, до якого приєднаний шнековий транспортер, що переходить в пальниковий пристрій з дутьевым вентилятором. Завантаження деревних гранул зі спеціального контейнера ємністю 150 л здійснюється автоматично за допомогою спеціального гвинтового конвеєра, що переходить в дутьевой вентилятор. В залежності від температури зовнішнього повітря вмісту контейнера може вистачити на дві доби роботи котла. Новітня розробка компанії — Vitolog 300 за зручністю обслуговування і комфорту, створюваному їм в опалювальному приміщенні, що відповідає газових та рідкопаливним котлам завдяки цифровому контроллеруи модулируемому процесу узгодження вироблюваної потужності і навантаження. Об'єму контейнера цілком достатньо для автоматичної роботи котла протягом двох діб. Є пристрої, що працюють безперервно 2-5 діб і навіть два тижні (VAP 25 Zeus від VERNER (Чехія).

Принципово новим видом твердопаливних котлів стали піролізні або газогенераторні котли. Ці котли позбавлені одного з головних переваг традиційних агрегатів на твердому паливі — незалежності від електроенергії. І також коштують дорожче. Зате до їх достоїнств відноситься майже повне спалювання палива з мінімальною кількістю золи і сажі та можливість автоматично регулювати інтенсивність горіння і, отже, потужність котлів в широкому діапазоні від 40 до 100%. Для таких котлів характерний відносно високий ККД (більше 85%). Принцип піролізного горіння деревного палива давно відомий і широко застосовується у промислових установках. В шар тліючого вугілля, що знаходяться в бункері для палива, вентилятором подається повітря (первинний). В результаті утворюється горючий генераторний газ, що складається в основному з СО. Газ проходить через керамічну форсунку, де змішується з додатковим (вторинним) повітрям. Газоповітряна суміш запалюється в камері згоряння, стикаючись з каталізатором, при цьому згорають і важкі з'єднання, і частинки сажі. В порівнянні з котлами поверхневого горіння, газогенераторні котли виробляють димові гази, що практично не містять токсичних і інших домішок.

Розтоплюються котли традиційно або за допомогою системи електричного запалювання. Однак в якості палива для них застосовують тільки сухі поліна (вологість до 20%). Хоча в загальному випадку для газифікації можуть використовуватися сухі брикети, тирса, стружка, тирса, обрізки, суміш дров і деревних відходів, деякі види торфу, суміш деревних відходів і торфу, а також відходи харчової і легкої промисловості, що містять целюлозу. Якщо паливо, а також витрата первинного і вторинного повітря підібрані правильно, генераторний газ горить полум'ям практично білого кольору. При підвищенні вологості твердого палива знижується теплотворна здатність газу, збільшується утворення кіптяви, дьогтю і конденсату.

Більшість виробників передбачають можливість управління котлом від кімнатного програматора. На пульт управління виводяться параметри роботи котла (температура теплоносія, сигнали про аварійних ситуаціях, режим дії вентилятора).

Як правило, газогенераторні котли використовуються в опалювальних системах з примусовою циркуляцією теплоносія. Всі вони є одноконтурними і гарячої побутової води не виробляють. Але завдяки високій ефективності і екологічності коло їх споживачів і постачальників) збільшується. Кілька модифікацій котлів з піролізним спалюванням випускає чеська фірма DAKON (GASOGEN і KP PYRO потужністю до 40 кВт), а також німецька VIESSMANN (Vitolig 150 — до 80 кВт).

Асортимент імпортних твердопаливних котлів, представлених на нашому ринку, значно біднішими
порівняно не тільки з газовими або рідкопаливними, але і з електричними котлами. Серед зарубіжних виробників можна назвати чеські фірми VIADRUS, DAKON, OPOP, VERNER, німецькі VIESSMANN, BUDERUS, JUNKERS турецькі DEMRAD, італійські FERROLI.
Передбачені випадки коли тверде паливо може бути не єдиним видом палива, а є можливість поряд з ним використовувати інші види енергоносіїв — газ, рідке паливо, електрику. Для таких випадків існують багатопаливні або універсальні котли. Ці котли дозволяють, виходячи з обставин, переходити з одного виду палива на інше. Це особливо зручно в тих випадках, коли газ надходить до місця опалення нерегулярно, і при його відсутності можна використовувати інший вид палива. Потрібно всього лише поставити на котел змінне надувну пальник (газову або рідкопаливного). Також існує можливість встановлення більш дешевої атмосферного пальника, не вимагає електроживлення. Все велике сімейство цих котлів по конструктивного ознакою можна розділити на дві групи: з одного топкової камерою і з двома камерами. Ті й інші ще ділять на одно— та двох— контурні. Перші забезпечують тільки опалення, а другі можуть забезпечити будинок побутової гарячою водою.

Однотопочные — найбільш численна група котлів. Для виготовлення їх топок традиційно застосовуються два матеріали: чавун і сталь.
Чавунних котлів на ринку небагато. По одній-дві моделі постачають DAKON (модель FB), VIADRUS (модель U22 C), ROCA, Іспанія (моделі Р10 і P30). До переваги чавунних котлів можна віднести можливість роботи природною циркуляцією теплоносія (в сталевих котлах така можливість передбачена не для всіх моделей. ), а також їх гарний опір корозії. Проте ремонтувати їх доводиться частіше, ніж сталеві, хоча загальний строк їх служби близько 25-50 років, а сталевих — до 30 років. Недоліком також є те, що традиційно чавунні котли не мають вбудованого теплообмінника для живлення системи гарячого водопостачання. Також вони досить громіздкі, важкі і вимагають міцного фундаменту.

Сталеві котли, навпаки, представлені значно ширше. Вони менш інерційні, швидше виходять на заданий тепловий режим і точніше його підтримують, проте значно вимогливіший» до виду палива. Наприклад, для вугілля їх припадають оснащувати чавунними або водоохолоджуваними пальниками. Також іноді стальнуютопку зсередини покривають вогнетривким залізобетоном, як в моделі P45 (VERNER). У сталевих котлах існує можливість організації вбудованого контуру ГВП. Як правило, це проточний водонагрівач. У ряді моделей передбачена система електропідігріву за рахунок установки електричних нагрівачів Тенів (на 6-12 кВт), які автоматично підтримують задану температуру теплоносія після згорання твердого палива, солярки або газу. Система опалення при цьому захищається від замерзання, а температура повітря в будинку залишається позитивною. Особливістю однотопочних універсальних котлів є те, що внаслідок особливостей згоряння різного виду палива перехід з одного виду на інший повинен супроводжуватися перенастроюванням котла. Скажімо, топкова камера для дров повинна бути об'ємною і без багатооборотних димоходів, які знижують тягу, а застосування дуттьових пальників диктує зовсім інші параметри камери. Тяга з димоходу їм не потрібна, а ось димові канали для збільшення віддачі тепла «сорочці» — потрібні. Ці перебудови нескладні і по силам самому власнику. Десь треба зняти (поставити) шамотні дошки (як в FB від DAKON). В котлах Dor (DAKON) перехід з режиму верхньої (поверхневого) горіння на нижнє, коли змінюють дрова на вугілля. Деколи перенастроювання зводиться тільки до встановлення пальника на нижню дверцята топки, де вже зроблено потрібне монтажний отвір. Але ось газовий пальник ставити або знімати має право тільки спеціаліст з відповідною ліцензією.

Останнім часом з'явились універсальні котли, які після згорання твердого палива здатні автоматично перемикатися на другий вид палива — газ або солярку (VIESSMANN, JAMA (Фінляндія).

Двухтопочные котли мають дві роздільні топкові камери для спалювання твердого палива та для встановлення дутьевой газової або рідкопаливним пальника. Кожна топка має свою конструкцію, максимально пристосоване для найкращого її згоряння палива. Нічого перебудовувати в таких котлах (як в однотопочних) не потрібно, все зібрано на заводі і готове до роботи у будь-який момент. З'єднуються топки тільки в зоні загального димозбірника, що виходить до димової трубі, тому на роботу один одного не впливають. Камери виконуються із сталі. У більшості моделей передбачена можливість установки Тенів (1-3 штуки потужністю 6-18 кВт). Всі апарати можуть постачати будинок гарячою водою. В котлі Polyflam TC 35 фірми BOSCH для цього застосовується вбудований бойлер на 120 л, а в інших пристроях — проточний водонагрівач. «Двухтопочники» більш щедро напхані автоматикою і пристроями безпеки, ніж однокамерні апарати, оскільки мають вбудовані пальника, вельми чутливі до умов живлення паливом і електрикою. На випадок перебоїв у харчуванні котли можуть оснащуватися резервними генераторами тепла. А електронна схема управління забезпечує автоматичний перехід з одного пальника на іншу при згорянні твердого палива.

Цілий ряд виробників пропонують в Україні котли з камерою спалювання твердого палива і можливістю установки навісних пальників для роботи на газі або рідкому паливі. Із зарубіжних виробників, що випускають пристрої на трьох видах палива (газ, рідке і тверде), можна назвати DAKON і VIADRUS (Чехія), DEMRAD (Туреччина), ROCA (Іспанія), BAXI, FERROLI (Італія), VIESSMANN, BOSCH (Німеччина).