Печка у бабушки с полатями и плитой для готовки пищи и нагрева воды работала первым человеческим твердотопливным котлом. Прогресс, однако, двигается неудержимо и сегодня можно не пугаться словосочетания «твердотопливный котел», заранее предполагая нечто древнее и малоэффективное. Даже если участок земли пока не включен в программу газификации, можно спокойно строить дом круглогодичного житья, там будет тепло и комфортно, нужно только правильно выбрать твердотопливный котел.
Твердотопливный котел: как выбрать
![]() |
Котельная с твердотопливным котлом |
Важным преимуществом таких котлов иногда становится их энергонезависимость, когда в конструкции нет устройств, требующих подачи электроэнергии, даже терморегуляторы механические. Чаще это касается отечественных производителей, знакомых не понаслышке о перебоях с электричеством в сельской местности и учитывающих этот факт в схемах котлов. Однако не стоит забывать, что современные системы отопления, даже с твердотопливным котлом как источника тепла, работают стабильнее в присутствии циркуляционного насоса, а он без электропитания не работает, увы.. Так что резервной станцией электроснабжения в случае проблем со светом обзавестись все же рекомендуется, но часто твердотопливный котел из списка энергопотребляющих устройств исключается.
Материал теплообменника твердотопливного котла: чугун или сталь
Чугунные котлы
![]() |
Чугунный твердотопливный котел |
Твердотопливный котел ассоцииируется с чем-то громоздким и тяжелым, поскольку его теплообменник зачастую выполняется из чугуна. Производители котлов применяют этот материал за его долговечность, высокую коррозионостойкость (износ чугунного теплообменника при обычном режиме составляет 0,1-0,2 мм в год, так что при толщине стенки в 5 мм его хватит лет на двадцать), устойчивость к высоким температурам (при топке углем только чугунный теплообменник может выдержать температуру горения в 900 град С), для него нехарактерны температурные деформации.
К недостаткам котлов с чугунными теплообменниками относят их большой вес, что затрудняет транспортировку, во время которой оборудование к тому же нельзя ронять, ударять - чугун хрупок и дает трещину при резком ударе. Трещины появятся и если на горячий теплообменник пролилась холодная вода или если котел подпитывается слишком холодной водой. Разница между температурой подачи и обратки в более 50 град С может быть губительна для чугунного теплообменника, даже если микротрещины сначала визуально не видны. С низкой температурой на входе котла успешно работают некоторые современные изделия из эвтектического(упругого) чугуна, он превосходит по упругости обычный серый чугун в среднем на 30% и это делает возможным функционирование котла в низкотемпературном режиме.
Еще одним решением для низкотемпературного режима работы котлов на твердом топливе может стать применение в схеме котельной буферной емкости.
В то же время чугунные теплообменники состоят из секций и поэтому подлежат ремонту - секции заменяются, скрепляются винтами с термостойкой прокладкой и герметиком. Благодаря секционности, чугунный котел может «расти» вместе с домом. Например, пристроив к дому большую мастерскую, или оранжерею, можно не покупать дополнительный котел, а лишь добавить внутренние секции, увеличив тем самым мощность котла до необходимой.
Расчет мощности бытового котла ведется по формуле «1 кВт на 10 м² отапливаемой площади», то есть для дома 200м² потребуется котел мощностью 20 кВт.
Стальные котлы
![]() |
Стальной твердотопливный котел |
Котлы со стальными теплообменниками подбираются по мощности аналогично, однако их конструкции разнообразнее и они обычно дешевле, что делает их частыми источниками тепла в котельных на твердом топливе.
Легкость стального теплообменника и его сварная конструкция являются и достоинствами, и недостатками в твердотопливном котле. Транспортировать, выгружать - проще, однако и температурные экстремальные воздействия такой котел переносит хуже, при перегреве теплообменник может деформироваться, сварные швы - дать течь, а иногда может прогореть и стенка теплообменника.
Чаще всего такие ситуации возникают при аварийном отключении электроэнергии и в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае котел продолжает топиться, а циркуляционный насос не вращается, не снимает тепло с котла и происходит перегрев. Источники бесперебойного питания помогают, но в 50% случаев не срабатывают, лучше всего, если есть автоматическое переключение на дизельную электростанцию. Самым же эффективным способом защиты твердотопливного котла от перегрева в случае аварии на электросетях считается предусмотренный при строительстве короткий контур с гравитационной циркуляцией, то есть участок из труб большого диаметра, где и будет находиться нагретый котлом теплоноситель в период аварии.
Что сгорает в твердотопливном котле?
Уголь
![]() |
Уголь |
Бурый, черный или антрацит - в этих трех типах угля содержится количество энергии, необходимой для нагрева теплоносителя, в буром - наименьшая, в антраците - наибольшая. Чаще всего в качестве топлива используют черный уголь. В целом горение угля примерно в три раза эффективнее горения дров, при сгорании его выделяется от 5000 до 8000 ккал/кг, тогда как у дров - от 1500 до 2500. Это плюс топки углем. Однако для хранения угля нужно особое помещение, уголь выделяет угольную пыль, часто содержит примеси, снижающие его эффективность при сжигании, его непросто разжечь, а при насыпании слоем толщины половины топки он может и не гореть, а спекаться на колосниковой решетке.
![]() |
Автоматическая подача угля в котел |
Топка углем требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, и это необходимо учитывать при выборе котла с таким источником топлива. Решить данный вопрос может котел с автоматической подачей угля.
Торф
![]() |
Торфяные брикеты |
Торфяные брикеты в качестве источника тепла могут использоваться в тех же котлах, где можно сжигать уголь, дрова открытым способом. Теплотворность торфа достаточно низкая. При их сжигании образуется дым с неприятным запахом, много золы и при хранении они крошатся, ухудшая эффективность сгорания, однако если других источников не найти, торф может применяться. Без участия кочегара такие котлы работают в промышленном исполнении, на фрезерном торфе со шнековой подачей, камерой подсушивания и в таком виде мощность котельной может достигать и 10 МВт
Дерево
![]() |
Дрова |
Дрова: открытый способ горения
В регионах с большими площадями диких лесов дрова становятся самым экономичным и легкодоступным топливом для котлов.
Виды древесины, используемые в качестве топлива дровами
Вид дерева |
Количество выделяемого тепла, ккал |
Выделение сажи |
Загрязнение дымохода |
Береза |
3750 |
Да, с дегтем, сильно загрязняющим внутренности котла |
Да |
Ольха |
2100 |
Практически отсутствует |
Нет, даже способствует очистке |
Осина |
1650 |
Практически отсутствует |
Нет, даже способствует очистке |
Сосна |
3800 |
Да, со смолами, загрязняющими внутренность котла |
Да |
Дуб, бук, ясень |
3600 |
Почти отсутствует |
нет |
Можно топить котел и яблоней, вишней, грушей, и теплотворность таких дров достаточно высока, но в большом количестве их найти трудно, да и поленья плохо раскалываются и узловаты, не укладываются плотно в топку. Дрова из тополя быстро и жарко горят, но тепла от них немного, его древесина неплотная.
Дрова для котла должны иметь влажность не более 15-25%, поэтому сразу после рубки их не используют, для их хранения нужно предусмотреть место и топить лучше дровами, высушенными естественным образом в течение 2-3 лет, либо после принудительной сушки.
![]() |
Топка дровами |
Топки котлов в зависимости от мощности позволяют использовать длину поленьев до 70-80 см, хотя самым распространенным размером является 25-40 см. Топка загружается дровами сразу примерно наполовину, разжигается и далее поленья подкладываются по мере необходимости. В процессе топки поленья необходимо несколько раз шуровать, давая дополнительный доступ воздуха для равномерного горения. Все твердотопливные котлы не работают без притока воздуха, поэтому помещение для них следует предусматривать вентилируемое, а дымоход для лучшей тяги устанавливается большой длины - 6-7 м
![]() |
Дымоход |
Дрова: пиролизный способ горения
Для увеличения промежутка времени между закладками дров в котел, что особенно актуально по ночам в зимний период, а также для сокращения расходов на содержание кочегара инженерами созданы и успешно применяются котлы с пиролизным способом горения дров. В отличие от прямого способа, когда жар от горения дров лишь частично расходуется на нагрев теплоносителя, а в основном вылетает в трубу, при пиролизе сгорает газ, выделяемый при горении древесины.
![]() |
Схема пиролизного котла |
![]() |
Пиролизный котел |
Двухкамерная система сгорания топлива позволяет добиться КПД котла в размере 85-90%, и хотя такой способ сгорания приемлем и для угля, и торфа, но именно при использовании сухой, не более 20% влажности, древесины, он наиболее эффективен. Время закладки древесины как мягких, так и твердых сортов в таком котле составляет 5-6 часов, а при хороших условиях: сухое топливо, стабильная подача воздуха в камеру сгорания, правильная теплоизоляция дома может составлять и 10 ч. При использовании влажной древесины выделяется большое количество водяного пара, а это чревато образованием копоти и дегтя, плохой теплопроводности котла или его затуханием. При правильном течении пиролизного процесса дрова сгорают практически без золы, дым из трубы бесцветен, а теплоноситель быстро нагревается до оптимальных 60 град С.
Существуют котлы и комбинированного действия, когда 80% дров сгорает в режиме пиролиза, а 20% - в режиме обычного твердотопливного котла.
К недостаткам пиролизных котлов можно отнести их высокую по сравнению с обычными твердотопливными котлами стоимость, повышенные требования к сухости дров, отсутствие возможности автоматической подачи топлива, и работа только в режиме отопления, такие котлы не бывают двухконтурными.
Пеллеты и древесные отходы
![]() |
Пеллеты |
Ни одна крупная европейская строительная выставка котельного оборудования не обходится без демонстрации оборудования, работающего на пеллетах - древесных топливных гранулах. Такое топливо начало применяться с 80-х годов ХХ века и сейчас котлы для работы на них есть в линейке практически всех ведущих производителей твердотопливных котлов. Автоматизация процесса загрузки топлива в камеру сгорания, низкая влажность и соответственно - высокая теплоемкость пеллет вкупе с малыми габаритами для хранения, транспортировки делает их очень удобными и эффективными, особенно в местностях, где развита деревообработка. При сжигании пеллет сорта «Премиум» образуется не более 1% золы, сорта «Стандарт» - не более 3%, поэтому это топливо еще и очень экологично.
![]() |
Схема пеллетного котла |
![]() |
Пеллетный котел |
В Финляндии в 2005 году бытовой сектор потребил 70 000 тонн пеллет. В России в 2005 году было произведено около 150 000 тонн пеллет, а к 2010 году достигло 1 млн. т. При этом стоимость пеллет для бытового применения продолжает оставаться выше желаемой, хотя, безусловно, за таким видом топлива будущее и количество пеллетных котлов будет увеличиваться.
Щепа, кора и опилки в качестве топлива давно применяются в котельных, но для эффективного их использования следует выбирать котлы специфической конструкции, в них имеются слоевая камера сгорания, вращающаяся колосниковая решетка или другие части и методики, позволяющие полностью сгорать как крупнофракционной древесине, как щепа, так и дисперсионной, как опил. Чаще такие котлы используются в промышленных котельных.
Современные твердотопливные котлы имеют в своем составе терморегуляторы, вентиляторы наддува, приборы управления и при желании на их основе можно построить удобную, комфортную котельную в местности, где отсутствует газоснабжение. Такие котлы дешевле электрических в эксплуатации и часто могут работать как энергонезависимые устройства.