Котли верхнього горіння: що таке, види, принцип роботи

Проблема опалення – одна з найбільш складних завдань, які доводиться вирішувати власникам заміських будинків. Проігнорувати питання організації опалювальної системи ніяк не вийде – жити в неопалюваному приміщенні взимку неможливо. Різкі перепади температур швидко приведуть до ладу всю обробку. Також істотно скорочується термін служби споруди. Оптимальне вирішення питань опалення – організація опалювальної системи водяного обігріву, де по трубах і радіаторів буде циркулювати теплоносій. Основна проблема – це підібрати тепловий генератор або ж котел, який перетворює зовнішні джерела енергії в теплову. Виходячи з особливостей клімату, а також ступеня доступності енергоресурсу, все більшу популярність сьогодні завойовують агрегати тривалого горіння, зокрема котли верхнього горіння на твердому паливі. Що це таке, розглянемо нижче.

Чим хороший котел тривалого горіння?

Традиційно в приватних будинках встановлюються газові котли. Однак не у всіх місцях є магістралі з таким паливом. Крім того, для підключення індивідуальної газової лінії при наявності магістралі будуть потрібні серйозні витрати. Якщо додати до цих витрат обов'язкові процедури погоджень, складань проектів, в яких повністю дотримані всі вимоги, то процес установки такого котла тільки відлякає господарів. Тим більше якщо є гідні альтернативні рішення. Здавалося б, якщо немає можливості встановити газовий котел, то завжди можна придбати електричний. Вибір такого обладнання досить великий. Котли мають високий ККД, вони легкі в керуванні, кількості систем контролю, а також оснащені автоматичною системою управління. Проте всі ці плюси стають недоліками, коли власники починають згадувати про вартість електрики. Звичайна сім'я легко розориться на такому опаленні. Крім того, в селищах, які віддалені від обласних і міських центрів, напруга не особливо якісне – в мережі можна спостерігати сильні перепади. І власник електричного котла ставить себе в залежність від якості та стабільності подачі струму.


На тлі постійного технологічного прогресу в тінь пішов традиційний метод опалення житла дровами і іншим твердим паливом. А адже дрова – це хороше джерело енергії, до того ж – поновлюваний. Нестачі в деревині для опалення зараз немає. Можна використовувати дрова, які власники будинків заготовляють самостійно, або їх придбати. Також чимало деревообробних підприємств продають відходи виробництва. Але піч є не у всіх будинках. Так, вона ефективна і за рахунок своєї конструкції добре утримує тепло. Досить добре затопити піч, щоб забезпечити будинок теплом на добу. Але є один нюанс: як бути з циркуляцією теплоносія по контурах опалювальної системи? Адже якщо просто підтримувати горіння в печі, то це буде велика витрата палива. Цю проблему можна вирішити за допомогою твердопаливних котлів верхнього горіння. За рахунок особливої конструкції цього пристрою, заснованої на фізико-хімічних властивостях видів твердого палива, можна завантажувати дрова один раз протягом 12-15 годин. Деякі моделі можуть працювати і більше на одному завантаженні.
Перевага котлів тривалого горіння з верхнім горінням ще й у тому, що, крім дров, можна використовувати ряд інших матеріалів. Застосовують все, що горить – це можуть бути брикети з відходів деревообробних виробництв, а також вугілля або торф. Також зараз в якості джерела енергії особливої популярності набули так звані евродрова.

Принцип дії

Як працюють звичайні твердопаливні печі, відомо всім. В топку закладають паливо – брикети або вугілля. З нижньої камери подається потік повітря, який необхідний для процесу. Рівень інтенсивності горіння в даному випадку обмежується тільки кількістю кисню. Це звичайний багаття, який укладено в металевий корпус, що вимагає постійного додавання запасу палива. Продукти горіння безпосередньо виводяться у димохід – дана система має безліч поворотів і лабіринтів. Це покращує тепловіддачу і призводить до зростання ККД. Однак це не підвищує загальної енергетичної віддачі. Термічне розкладання деревини – швидкий процес, після якого залишається маса відходів, а в атмосферу викидається невикористана енергія. Ця енергія отримується завдяки особливим характеристикам дерева, які, в свою чергу, обумовлюються біохімічним складом. Коли деревина нагрівається, вона не просто окислюється до вугілля, але і виділять вуглекислий і чадний гази. Вплив високих температур завжди веде до синтезированию летких сполук на основі вуглеводню. Ці сполуки мають досить складну хімічну формулу. Самі по собі гази – відмінне паливо, яке у звичайній пічці йде в нікуди.

Піроліз

Процес, коли деревина розкладається на гази, які називають піролізом. Температури згоряння, а також тепловіддача тут значно вище, ніж при звичайному горінні. При цьому окислювальні процеси деревини так глибокі, що після піролізу практично не залишається ніяких відходів. В атмосферу виходить лише пар, а також вуглекислий газ.
Звідси маємо, що набагато раціональніше використовувати деревне паливо, мінімізувавши при цьому процес відкритого згоряння. Потрібно домогтися виділення газів, які і є джерелом тепла. На базі цих принципів і працюють котли верхнього горіння і піролізні агрегати. Ось про них далі і поговоримо.

Види котлів тривалого горіння

Існує два види твердопаливних агрегатів, що працюють на дровах:

Піролізні.

Системи з верхнім способом завантаження.

Обидва варіанти дають можливість отримати якісну автономну систему опалення.

Котли верхнього горіння: особливості

У звичайних котлах, а також в печах і камінах паливо горить знизу-вгору. Це можна пояснити фізичними процесами при горінні. Дана схема неефективна. Цей недолік повністю усунули в таких агрегатах. В чому особливість котла тривалого горіння з верхнім горінням? Вона полягає в способі перетворення енергії. Так, паливо згоряє не знизу, а зверху. Повітря подається також зверху і безпосередньо до зони горіння, а не знизу через спеціальні колосники. Це енергонезалежні джерела тепла – і це плюс таких систем. Але вони відрізняються циклічністю роботи. Поки не згорить закладка, іншу додавати не можна. Топкова камера таких котлів досить містка. Внизу паливо не горить – воно чекає, поки до нього дійде черга. По мірі того, як згоряє верхній шар, задіюється і нижній. Повітря подається зверху через спеціальні канали або ж розсіювачі. Ці канали - гарячі знизу. Повітря з верхньої частини топкової камери поступово падає вниз. За рахунок нагрівання він швидше вступить в реакцію з твердим паливом. Завдяки цьому забезпечується високий ККД котлів верхнього горіння. Розподільник повітря в камері згоряння може рухатися – він здатний підніматися при закладці палива. Коли починається процес горіння, він спирається на паливо. Так кисень потрапить лише у зону горіння. Там відбувається тільки тління, а продукти згоряння потрапляють виключно у верхню частину. Там вони відокремлюються масивним металевим диском. Потім до цих газів додають повітря, і продукти допалюються. А вироблене тепло потрапить на теплообмінник. Найчастіше ці системи мають циліндричну форму. Однак існують і прямокутні моделі. Топкова камера, як вже згадувалося, досить містка, за рахунок чого досягається максимальна тривалість процесу горіння. Циліндрична форма робить пристрій компактним і дає можливість економити простір.

Переваги

Котли з верхнім горінням палива досить довговічні і надійні. За рахунок поступового розподілу навантаження в зоні згоряння у напрямку зверху-вниз корпус котла не розігрівається більш ніж до 400 градусів. За рахунок більш простої конструкції такі системи безпечніше, ніж газові або електричні. Найчастіше такі агрегати розраховані на різні види твердого палива. Це можуть бути дрова, вугілля, торф, різні горючі суміші, гранули, відходи деревного виробництва. Процес горіння може тривати до 5 діб в залежності від конструкції. Якщо використовувати дрова, то однією завантаження котла верхнього горіння може вистачити на період від 8 до 30 годин.

Недоліки

До мінусів цього обладнання можна віднести вимогливість і вередливість до якості пального. Якщо змусити агрегат працювати на сирих дровах, то його ККД істотно знизиться. Оптимальний рівень вологості палива для твердопаливних котлів тривалого горіння з верхнім горінням становить 13-20 %. Якщо використовувати більш сирий продукт, котел буде видавати значно менше тепла. Крім того, в даній ситуації апарат може навіть згаснути. Крім того, якщо палити в котлі сирі дрова, буде виділятися багато сажі і золи. Потрібно періодично проводити очищення і самої печі і димаря. Також до недоліків можна віднести необхідність ручного завантаження.

Піролізний

Тут використовується трохи інший принцип. Механізм будується на розщепленні палива на піролізний газ і кокс. Цю задачу вирішують за рахунок низької інтенсивності горіння. Паливо не горить, а тліє. В результаті утворюється газ, який горить, з'єднуючись з киснем.

Чому немає настінних?

Котел тривалого горіння з верхнім завантаженням виконується лише в підлоговому вигляді. Вага його занадто великий для монтажу на стіну. Але конструктивно – це самий звичайний твердопаливний котел. Потужність залежить від призначення. Обладнання може не тільки опалювати приміщення, але і підігрівати воду. При цьому теплообмінник може бути проточним або використовуватися в якості ємності для накопичення. Теплообмінник буває як сталевих, так і чавунним. Котел з чавуну менше схильний до впливу корозії. Це дуже важлива характеристика. На стінках камери з'являється конденсат, а це досить агресивне середовище. Чавунні котли виготовляються у вигляді секцій. Це робить процес транспортування значно простіше.

А якщо самостійно?

Цілком можна виготовити котел верхнього горіння і своїми руками, причому з підручних засобів. Для цього потрібна двухсотлитровая бочка, труба і швелер. Так, у бочці вирізається верхня частина, а краї розрівнюються. Зверху робиться отвір. У нього вставляється труба, яка направляється вгору. На ній роблять заслінку для регулювання подачі повітря. Найбільш складний етап – регуляція. Труба не повинна знаходиться дуже низько, інакше процес горіння буде швидким.Якщо оснастити таку конструкцію спеціальним вантажем, за рахунок якого пальне буде повільно осідати, а також рухомий системою розподілу повітря, можна отримати досить ефективну систему. Одна закладка буде згоряти за 20 годин.

Висновок

Котли верхнього горіння, на твердому паливі – це відмінний і економічний спосіб забезпечити будинок теплом. Ціна такого тепла буде дуже доступною. Вартість нового агрегату даного типу починається від 50 тисяч рублів, що цілком прийнятно.