Выбор твердотопливного котла отопления всегда должен быть основан на определении энергоэффективности и затрат на получение тепловой энергии, необходимой для отопления. Во многом данные параметры зависят от стоимости топлива, эффективности его использования (КПД) и дополнительных эксплуатационных затрат.
Даже с учетом низкого коэффициента полезного действия, в диапазоне 70-80%, классическим твердотопливным котлам в Сибири альтернативы нет и это связано, прежде всего, с доступностью и невысокой ценой твердых видов топлива по сравнению с газом (природным и сжиженным), электрической энергией, дизельным топливом и высокой стоимостью оборудования, работающего на альтернативных источниках тепловой энергии.
Остается лишь определить, какой твердотопливный котел выбрать из широкого ассортимента моделей, представленных на рынке.
Материал теплообменника
Если отбросить экзотические варианты теплообменников, изготовленных из меди (лучший вариант, но очень дорого), стали, покрытой керамикой, нержавеющей стали, силумина (сплава силумина и кремния), то остается два базовых варианта – специальные марки стали, в некоторых случаях жаропрочная котловая, или чугун.
Стальной теплообменник представляет собой конструкцию сварного типа, изготовленную из листов стали.
Основные плюсы:
- меньшая степень инерционности, если сравнивать с чугунными теплообменниками;
- удобство при использовании и обслуживании;
- незначительная масса;
- устойчивость к различным механическим повреждениям.
Основные минусы:
- небольшой срок эксплуатации, если сравнивать с теплообменниками из чугуна (в среднем гарантия до 10-15 лет);
- плохая устойчивость к низкотемпературной коррозии, хотя для твердотопливных приборов это практически не актуально;
вероятность прогорания загрузочной камеры.
Чугунный теплообменник — многосекционная конструкция, состоящая из нескольких секций, соединенных с помощью резьбовых соединений.
Преимущества:
- долговечность (многие производители заявляют период полезной эксплуатации 30 лет);
- устойчивость к агрессивным средам (кислотам, низкотемпературной коррозии, а также накипи) и повышенным температурам;
- прекрасная ремонтопригодность и возможность требуемого увеличения существующей мощности при необходимости;
меньшие размеры по сравнению со теплообменниками из определенных марок стали.
Недостатки:
- низкая степень устойчивости к возникающим термическим ударам, это основной минус, котлы отопления для частного дома практически на любом на твердом топливе отличаются тем, что у них очень трудно поддерживать необходимую температуру определенного теплоносителя в существующей отопительной системе, что может приводить к неприятным последствиям;конструкционная хрупкость материала;
- более низкий коэффициент полезного действия, если сравнивать со стальными теплообменниками;
больший вес;
сложность в эксплуатации и обслуживании, во многом из-за большого количества существующих ребер, расположенных рядом друг с другом, и очистку можно производить только со стороны загрузочной камеры.
Чугунные теплообменники идеально подходят для работы на дровах, стальные для работы на угле (каменном или буром) и пеллетах.
Остановимся еще на ряде важных моментов
- Первый. Выбирая твердотопливный котёл, следует принимать во внимание тот факт, что все они работают на нескольких видах топлива, основном (на нем прибор функционирует продолжительное время и с максимально возможным КПД) и резервном (их может быть несколько).
Котлы с чугунным теплообменником заточены под работу на одном виде твердого топлива, например, на дровах, с расширенным окном загрузки и уменьшенной площадью теплосъема или со стандартным окном загрузки под уголь, в данном случае полноразмерные поленья будет загрузить проблематично.
У котлов со стальным теплообменником окно загрузки бывает разное: расширенное, тогда проблем с загрузкой нет, второй вариант – узкое загрузочное отверстие – подходит только для угля, закладка дров будет не удобной. Колосники в стальных котлах, желательно, должны быть из жаропрочного чугуна или водонаполненные.
- Второй момент – соотношение веса к номинальной мощности, чем это значение меньше, тем лучше. У стальных отопительных приборов 7,00-12,00 кг/кВт, с теплообменником из чугуна 10,00-13,00 кг/кВт. То есть по этому параметру стальные котлы дешевле при монтаже и транспортировке.
- Третий момент – соотношение массы котла к весу теплоносителя, оно влияет на степень устойчивости к возникающему перегреву. Чем меньше это значение, легче котел и больше масса теплоносителя, тем больше устойчивость к вероятному перегреву. У теплообменника из стали значение составляет 3,40 – 4,40, из чугуна – 7,80 – 8,10.
- Четвертый момент – соотношение общего полезного объема топки к номинальной мощности. Чем больше значение, тем реже необходима закладка топлива. У котлов с теплообменником из стали 1,60 – 2,60 л/кВт, из чугуна 1,10-1,40 л/кВт. Следует отличать полезный и полный объем топки, последний больше.
- Пятый момент – экономичность, зависит напрямую от КПД. Значения могут быть различными, но если брать классический котел без дополнительного оборудования, то у приборов со стальным теплообменником КПД в среднем 60-80%, а с чугунным не превышает 60-75% (хотя большинство производителей заявляют до 86%, на самом деле в классических котлах значительная часть тепла уходит в трубу и КПД 86% невозможно).
Зато у полуавтоматических (где используются вентиляторы наддува и автоматика) КПД значительно выше и реально достигает 86%. А КПД автоматических угольных и пеллетных котлов достигает 92% (за счёт сгорания топлива на специальной горелке и с применением “умной” электроники).
- Шестой момент – безопасность эксплуатации. У стальных котлов существует возможность устанавливать дополнительный независимый контур внутри, который препятствует перегреву, а у чугунных моделей такой возможности нет. В ряде случаев ситуация решается путем использования трехходового клапана или наружного контура охлаждения.
Сжигание топлива
В современных твердотопливных котлах топливо может сжигаться тремя основными способами.
Первый – классический, снизу вверх. Это традиционная схема, котлы, как правило, с боковой загрузкой.
Плюсы:
- отработанная веками технология;
- простота конструкции, которая обуславливает высокую надежность эксплуатации;
- невысокая стоимость;
- вариативность в использовании различных видов топлива.
Минусы:
- самый низкий коэффициент полезного действия среди твердотопливных котлов;
- сложность в регулировке температуры теплоносителя, в ряде случаев спасает механический регулятор тяги с цепочкой, но в этом случае необходимо, чтобы котел был оборудован отверстием для установки терморегулятора с резьбой G ¾;
- высокая степень чувствительности к влажности топлива.
Второй – сверху, по направлению вниз. Такой вид оборудования называется твердотопливный котел длительного горения, в большинстве случаев с верхним способом загрузки. Топливо сжигается по принципу как у обычной восковой или парафиновой свечки.
Основное преимущество – длительное время работы на разовой загрузке, на буром или каменном угле до двух-трёх суток, на дровах около суток.
Главный недостаток – отсутствие целесообразности дозагрузки топлива, то есть одна загрузка должна перегорать полностью для обеспечения максимальной эффективности работы котла.
Третий – пиролизный. В этом случае топливо тлеет в одной камере, выделяется так называемый пиролизный газ, который дожигается во второй камере.
Достоинства:
- очень высокий процент КПД;
- длительный период между загрузками;
- возможны регулировки процесса горения.
Недостатки:
- энергозависимость;
- высокие требования к качеству выбранного топлива, используемые дрова не должны быть влажными.
- Отметим также, что длительность горения может регулироваться путем обеспечения контроля уровня подачи воздуха непосредственно в топку, таким образом увеличивается период между загрузками топлива. Как правило, стандартный котел длительного горения оборудуется вентилятором и контролером (в некоторых случаях терморегулятором).
Конструкционные особенности
Существует два основных эксплуатационных параметра использования твердотопливных котлов. Это способ загрузки и методика контроля процесса горения. Применяется три основные методики:
- классическая – топливо в камеру загружается вручную, контроль над горением выполняется также вручную, это энергонезависимые модели, основные преимущества – простота используемой конструкции, надежность, небольшая стоимость, недостатки – это необходимость тщательного и постоянного, систематического присмотра, очень низкий процент КПД;
- полуавтоматическая – топливо непосредственно в камеру загружается вручную, а вот процесс горения в котлах контролируют специальные приборы, вентилятор и контролер, такое отопительное оборудование еще называют котлами длительного горения, преимущества – более высокий КПД и возможность максимально точной регулировки горения, недостатки – более высокая, если сравнивать с другими видами котлов, стоимость;
- автоматическая – в данном случае загрузка выбранного топлива, а также контроль над горением выполняются в автоматическом режиме, оборудуются бункером для выбранного твердого топлива, вентилятором, контролером, преимущества – высокая автономность работы и КПД, недостатки – очень высокая цена оборудования и энергозависимость.
Полуавтоматические и автоматические котлы более удобны в эксплуатации, а главное отличаются повышенной энергоэффективностью, даже с учетом того, что они энергозависимые (потребление электричества в среднем – 100-200 Вт). Большинство автоматических котлов имеет ручную топку, что позволяет использовать их без электричества.
Дополнительные параметры
Большинство твердотопливных котлов одноконтурные, но существуют и двухконтурные модели (Например Vulkan Eco), в которых один контур применяется для отопления, а второй для обеспечения домов и квартир горячей водой. Для этих целей можно использовать и один контур, но в данном случае в жидкостной системе отопления устанавливается раздаточный узел (другое название коллектор или гребенка).
И еще один нюанс. Все котлы подразделяются на энергонезависимые, они не требуют подключения к бытовой электросети, и энергозависимые, подключаются к бытовой электросети для обеспечения работы вентиляторов, различных типов контролеров и другого оборудования.