Обзор котлов отопления на твердом топливе для организации теплоснабжения частного дома

Процесс проектирования и монтажа отопления на твердом топливе отличается от аналогичных особыми требованиями. Учитываются не только характеристики котла или печи, но и правила безопасности и эффективность работы всей системы. Знание этих нюансов помогут самому сделать отопление частного дома на твердом топливе: котлы, печи и дымоходную систему.

Основные параметры котлов и печей на твердом топливе

Твердотопливное теплоснабжение характеризуется относительно небольшими первоначальными затратами. На рынке представлены доступные по стоимости домашние котлы отопления на твердом топливе. Однако процесс установки оборудования и всей системы в целом должен выполняться по определенным правилам.

Твердотопливный котел в системе отопления
Твердотопливный котел в системе отопления

Практически все печи и котлы на твердом топливе для водяного отопления обладают одинаковыми характеристиками. Их знание и умение правильно использовать информацию помогут правильно подобрать оборудование для теплоснабжения дома. При выборе следует обращать внимание не только на технические аспекты, но и на качество изготовления. Котлы отопления для дома на твердом топливе должны изготавливаться из специальных сортов стали. Толщина корпуса составляет минимум 2 мм. Для топочной камеры применяют жаропрочную сталь толщиной от 3 мм и более.

Преимуществом будет гарантия от завода-производителя и продавца отопительного оборудования. Также нужно обращать внимание на наличие сети сервисных центров по обслуживанию и ремонту. Для того чтобы отзывы о котлах отопления на твердом топливе носили только положительный характер при выборе оборудования следует изучить такие параметры:

  • Номинальная мощность. Она определяется путем предварительных расчетов теплоснабжения. Для формирования небольшого запаса отопление частного дома твёрдым топливом должно иметь мощность на 15-20% больше расчетной;
  • Материал изготовления теплообменника. Наиболее надежными являются чугунные котлы отопления на твердом топливе. Их недостаток – большой показатель инертности и возможные разрушения при сильном механическом воздействии. Альтернативой являются более легкие и дешевые модели со стальным теплообменником;
  • Тип котла. Помимо классического оборудования прямого сгорания можно выбрать пиролизные или котлы длительного горения.

Нередко делают котлы отопления на твердом топливе своими руками. Но для выполнения этой работы нужно правильно подобрать схему изготовления и материалы. Преимуществом подобных конструкций является возможность адаптации по вышеизложенным параметрам к конкретной системе отопления.

Все печи для воздушного отопления на твердом топливе рассчитаны на использование угля, дров, топливных брикетов или торфа. Исключения составляют пеллетные котлы, отличающиеся конструкцией и предназначенные только для пеллет.

Схемы твердотопливного отопления

Монтажу отопительного оборудования предшествует выбор схемы. От нее зависит комплектация теплоснабжения, параметры работы системы, а также тип теплоносителя. В некоторых случаях целесообразна схема парового отопления на твердом топливе. Но чаще всего выбирают водяное теплоснабжение дома.

Схема водяного отопления дома
Схема водяного отопления дома

Выбор определяется характеристиками дома – его площадью, тепловыми потерями и требуемым температурным режимом работы отопления. Для равномерного теплового распределения рекомендована схема установки котла отопления на твердом топливе в водяной контур. Если же площадь дома небольшая – можно применять воздушное теплоснабжение. В редких случаях применяются паровые самодельные котлы отопления на твердом топливе.

На первом этапе выбора схемы установки котла отопления на твердом топливе сложно определиться с типом теплоснабжения. В настоящее время наиболее распространенными видами являются следующие:

  • Водяное с естественной циркуляцией. Применимо для небольших частных домов и дач. Это обусловлено максимально возможной протяженностью магистрали до 30 м. Даже при мощном котле отопления для дома на твердом топливе показатель циркуляции воды будет небольшим;
  • Водяное с принудительной циркуляцией. Для этого типа теплоснабжения можно продумать изготовление котла отопления на твердом топливе со встроенным насосом. Благодаря такой конструкции площадь обогрева значительно увеличивается;
  • Воздушное. Может быть реализовано с помощью специальных котлов отопления на твердом топливе своими руками, у которых в конструкции предусмотрены каналы для циркуляции теплого воздуха. Альтернативой является установка воздушного теплообменника и системы каналов для распределения нагретого воздуха по комнатам дома;
  • Паровое. В автономном отоплении применяется крайне редко из-за дороговизны оборудования и необходимости постоянного контроля за состоянием теплоносителя. Большинство схем парового отопления на твердом топливе предназначены для теплоснабжения больших зданий.

Оптимальным вариантом для установки домашнего котла отопления на твердом топливе является водяное теплоснабжение с принудительной циркуляцией. Оно обладает хорошими эксплуатационными качествами, недорого в обслуживании. Также можно отметить большое количество схем, согласно которым можно самостоятельно выполнить расчет котла отопления на твердом топливе.

В любой отопительной системе независимо от выбранной схемы обязательно должны присутствовать элементы безопасности. Для котлов на твердом топливе для водяного отопления это воздухотводчики, спускные и обратные клапаны.

Котлы прямого горения

Самое простое устройство котла отопления на твердом топливе имеют классические модели. Они состоят из топочной камеры, зольника, теплообменника и дымоходного патрубка. Передача тепловой энергии воде происходит за счет сгорания топлива в топке.

Конструкция котла прямого горения
Конструкция котла прямого горения

Преимуществом подобных моделей является надежность и простота конструкции. Для самостоятельного изготовления котла отопления на твердом топливе этого типа понадобятся минимум инструментов и материалов.

Но наряду с положительными качествами эти котлы обладают рядом недостатков. Основной из них – большой расход топлива. В отзывах о котлах отопления на твердом топливе прямого горения указывают на необходимость постоянного добавления дров или угля. Если этого не делать – температура воды в трубах будет неизбежно снижаться.

Также следует отметить такие особенности отопления частного дома твёрдым топливом с помощью котлов этого типа:

  • Большой показатель инерционности. Время нагрева воды в трубах до требуемой температуры может составить от 10 до 30 мин в зависимости от вида системы и ее характеристик;
  • Проблемы с регулировкой мощности. Как и в печах для воздушного отопления на твердом топливе это можно осуществить только ограничив приток воздуха через зольник. Поэтому при проектировании системы теплоснабжения нужно предусмотреть монтаж устройств безопасности;
  • Низкий показатель КПД. Обычно он составляет около 60-65%. Это связано с тем, что некоторая часть тепловой энергии уходит вместе с угарным газом через дымоход;
  • Комплектация. В состав стальных и чугунных котлов отопления на твердом топливе не входит циркуляционный насос, группа безопасности.

Также стоит отметить отсутствие второго контура для горячего водоснабжения. В качестве альтернативы можно рассматривать возможность подключения бака прямого или косвенного нагрева, если такое предусмотрено конструкцией. В таком случае при расчете котла отопления на твердом топливе следует учитывать монтаж дополнительного оборудования.

В большинстве случаев в устройстве котла отопления на твердом топливе предусмотрено время работы на одной партии дров или угля от 4 до 6 часов. Чем больше интенсивность горения – тем меньше время для одного цикла.

Пиролизные твердотопливные котлы

Для оптимизации расхода топлива и повышения КПД были разработаны пиролизные домашние котлы отопления на твердом горючем. Несмотря на схожесть процессов, протекающих внутри конструкции, их принцип работы отличается от описанных моделей прямого горения.

Конструкция пиролизного котла
Конструкция пиролизного котла

Подобные котлы на твердом топливе для водяного теплоснабжения также называются газогенераторными. Их принцип работы основан не на прямом сгорании дров, а на формировании летучей смеси. При относительно небольшом температурном воздействии на дрова и с минимальным притоком кислорода происходит процесс их тления. В результате этого образуется так называемый древесный газ. Поднимаясь по специальным каналам, он попадает в камеру сгорания, где смешиваясь с потоком воздуха воспламеняется.

Преимуществом эксплуатации газогенераторных котлов теплоснабжения для дома на твердом топливе является экономный расход горючего. В среднем одной партии дров хватает на 12-18 часов работы. Кроме этого пиролизные чугунные котлы теплоснабжения на твердом топливе характеризуются такими качествами:

  • Подключение к электросети. Для эффективной работы котел должен быть оборудован вентилятором или турбиной (встречается редко);
  • Качество топлива. Перед загрузкой дрова должны пройти этап просушки. Оптимальная влажность для отопления частного коттеджа твёрдым топливом должна составлять 8-10%;
  • Минимальный объем угарных газов. Их большая часть сгорает во вторичной камере. Благодаря этому при расчете отопительного котла на твердом топливе можно предусмотреть дымоход меньшего диаметра. Но он должен быть утеплен, так как велика вероятность образования конденсата на его поверхности;
  • Виды топлива. Устройство пиролизного котла отопления на твердом топливе сделано таким образом, что можно использовать поленья, опилки и древесные отходы. Важно, чтобы они имели нужный уровень влажности и не содержали сторонних примесей.

Для регулирования мощности котлы отопления на твердом топливе, сделанного своими руками, можно подключить вентилятор к блоку управления. Он будет регулировать мощность работы устройства в зависимости от температуры в помещении и на улице. Таким образом можно уменьшить расход топлива и оптимизировать работу отопления.

Улучшить характеристики газогенераторного самодельного котла теплоснабжения на твердом топливе можно с помощью облицовки его внешней поверхности. Это снизит тепловые потери конструкции.

Котел на твердом топливе длительного горения

Одной из альтернатив пиролизному котлу отопления являются модели длительного горения. Это относительно новая отопительная конструкция, которая характеризуется низким расходом топлива и длительным периодом его сгорания.

Котел длительного горения
Котел длительного горения

Классическая схема установки котла теплоснабжения на твердом топливе предусматривает значительный нагрев воды в теплообменнике. В настоящее время большую популярность набирают низкотемпературные системы. Именно для таких схем будет оптимален котел длительного горения. Он отличается от классических моделей отсутствием зольника и способом подачи воздуха для поддержания процесса сгорания топлива. В отзывах о котлах длительного горения отопления на твердом топливе указывается на их высокую эффективность и надежность работы.

Конструктивно он состоит из большой камеры сгорания, занимающей около 90% от общего объема котла. Подача воздуха осуществляется через верхний патрубок, который опускается под действием силы притяжения по мере сгорания топлива. Фактически происходит процесс тления, из-за чего температура теплоносителя не превышает +70°С.

Потребителю будет полезно знать следующие свойства котла длительного горения:

  • Наличие автоматического регулятора тяги. Это механическое устройство, имеющее в своей конструкции термоэлемент. При его нагреве происходит уменьшение притока воздуха. Обратный процесс провоцирует уменьшение температуры воздействия на термоэлемент;
  • Не нужно подключение к электросети;
  • Очистка от золы осуществляется 1 раз в 3-4 дня работы. Однако при большом количестве продуктов сгорания происходит резкое ухудшение работы котла;
  • Горение происходит только вверху. Благодаря этому наблюдается существенное снижение расхода топлива.

Одним из недостатков котлов длительного горения является их высокая стоимость. Однако при правильном проектировании системы отопления компенсация первичных затрат произойдет после 4-5 отопительных сезонов. Также необходимо обеспечить защиту конструкции от влаги.

Необходим контроль скорости циркуляции теплоносителя. Его интенсивное остывание может спровоцировать выпадение влаги на поверхности теплообменника.

Самостоятельное изготовление котла

Зачастую изготовление котла теплоснабжения на твердом топливе необходимо для отопления небольших площадей – подсобных помещений, складов и гаражей. Поэтому подобным конструкциям предъявляются менее жесткие требования, чем заводским моделям.

Самодельный котел из бочки
Самодельный котел из бочки

Для изготовления твердотопливного котла можно использовать различные стальные емкости. Важно, чтобы толщина стенок у них составляла не менее 1,5 мм. В конструкции обустраивают камеру сгорания, зольник, монтируют дымоходную трубу. Затем в ней вырезают отверстия для установки дверцы для топки и зольника.

Для изготовления самодельного твердотопливного котла чаще всего используют такие емкости:

  • Газовые баллоны емкость 50 л. Это оптимальный вариант для конструкции с небольшой емкостью;
  • Стальные бочки. Важно, чтобы они были герметичными и имели требуемую толщину стенок.

Основным недостатком самодельных моделей является недолгий срок службы. Для изготовления более сложных котлов потребуются большие финансовые вложения. Поэтому выгоднее приобрети заводскую модель эконом класса по приемлемой цене.

В видеоматериале приводится подробная инструкция по изготовлению пиролизного твердотопливного котла: