Твердотопливные котлы длительного горения (ТКДГ) были разработаны, для снижения кризисных явлений в бытовой теплоэнергетике, вызванных дефицитом природного газа и жидкого топлива и их высокими ценами. Данный вариант — простое решение проблемы отопления помещения с малыми финансовыми затратами и высокими КПД более 85%. Длительный процесс горения реализуется специальной конструкцией топки.
Существует два типовых решения по организации процесса — канадская система Булерьян и прибалтийская Стропува.
Последняя дорогая и сложная, поэтому не так популярна. Котлы этого типа можно отнести к пиролизным агрегатам, хотя принцип работы у них совершенно иной.
Особенности твердотопливных котлов длительного горения
Отличия технологии ТКДГ в том, что отсутствует традиционный процесс открытого горения топлива, а тепло получается в зоне, где идет процесс тления топлива. Тление — это похожий процесс окисления топлива только при минимальном объеме кислорода, с аналогичной температурой дымовых газов, но сам процесс протекает очень медленно. Одной закладки топлива достаточно для горения от 12 часов до нескольких суток, что будет зависеть от объема топочной камеры.
В котлах этого типа используется большое количество топлива, которое уплотняют при загрузке. Для дров важно правильная укладка, она должна быть выполнена плотным слоем. Если это сыпучие элементы: опилки или шелуха — выполняется уплотнение, чем больше, тем качественнее процесс горения. Агрегаты отличаются развитой зоной тления. Именно эти показатели обеспечивают высокий коэффициент теплоотдачи.
Важно! Зона тления конструкционно выполняется таким образом, что она полностью закрыта. Подача дутьевого воздуха осуществляется через воздушную трубу, установленную выше пресса. Это особый груз, оказывающий давление на топливо, заставляя его двигаться вниз топки. Кроме того, сжатая зона тления, не дает проход воздуха для обогащения топлива кислородом.
Преимущества теплогенераторов длительного горения
Главное преимущество этого типа агрегатов — низкая себестоимость теплоэнергии из-за использования дешёвого топлива, а порой утилизированных видов его или мусора: шелухи, листьев и прочие горючие отходов сельского хозяйства. Для того чтобы начался процесс, потребуется одно важное условие — прессование отходов.
Основные преимущества ТКДГ:
- Высокая теплоотдача конструкции.
- Высокая производительность при низких удельных показателях по топливу.
- Многоконтурность обогрева.
- Автоматика безопасности и регулировка процессов теплоснабжения.
- Соответствие дизайна современным санитарно-гигиеническим и эстетическим нормам и требованиям.
- Полная энергонезависимость.
- Отсутствие опасных факторов работы котлов, как, например, у газового топлива.
- Время автономной работы от 12 часов до недели.
- Экологичность при условии выполнения режимных карт оборудования.
- Хороший КПД — более 85%.
Необходимо отметить, что ТКДГ обладают некоторыми недостатками:
- Высокая стоимость агрегата.
- Соблюдение процесса прессования топлива.
- Повышенные требования к качеству топлива по влажности
и размерам загружаемых элементов. - Отсутствие возможности догрузки в процессе работы котла.
- Требование к качеству водяной среды нагрева.
Обратите внимание! При глубокой топке и неполной ее загрузке, процесс разжигание значительно усложняется.
Устройство и принцип работы
В процессе тления топлива в обычном котле происходит выделения тепловой энергии из газа, который выбрасывается в атмосферу в виде уходящих газов через дымовую трубу, тем самым нанося вред окружающей среде из-за выбросов несгоревших элементов и высокой температуры газовоздушной смеси.
Специалисты обнаружили, что это горючее топливо можно дожигать, с получением некоторого количества тепла. Для этого потребовалось изменить типовую конструкцию топки и установить еще одну камеру сгорания, где собирается газ от тления топлива. Самостоятельно он гореть не может, из-за недостатка в нем кислорода, поэтому до поступления в топку, он должен пройти процесс обогащения.
Отличительной чертой ТКДГ является то, что подача кислорода и процесс сжигания ограничиваются верхним слоем топлива, поэтому конструкционно эти виды теплогенераторов выполняются с большими размерами топок, иногда еще называемыми шахтными, чтобы была возможность загружать значительные объемы топлива, обеспечив медленное тление и продвижение слоя в топке.
Эффект замедления достигается за счет перевернутого процесса горения сверху-вниз, в отличие от типовых стандартных конструкций котлов. Таким образом, в то время, как прогорает верхний загрузочный слой, нижние слои просушиваются, что повышает эффективность процесса теплообразования, повышает КПД котла.
Основные разновидности котлоагрегатов длительного горения
Твердотопливные котлы длительного горения для отопления конструкционно выполняются с верхним горением или «с подовыми топками». В них отсутствуют зольники и колосники, низ агрегата выполнен в виде глухого поддона или пода. Конструкция обеспечивает защиту от невозможности нижнего горения, которое недопустимо для этого вида котлов.
Котлы более чувствительны к температурам в поверхностях нагрева, чем традиционные агрегаты из-за иного направления движения теплоносителя (сверху вниз).
Обратите внимание! Изменение скорости циркуляции против расчетных и режимных величин вызывает выпадение конденсата на бойлере отопления, что чревато высокими коррозионными процессами и приводит к досрочному выходу теплообменников из эксплуатации.
Котлы на дровах
Это — твердотопливные котлы, с основным видом топлива щепа, брикеты, дрова и кусковые деревянные отходы. Данная модификация полностью энергонезависима и способна обеспечить теплоснабжением жилых и общественных зданий площадью до 800 км2. Дровяной котел успешно применяются в отдаленных сельских районах, где имеется дефицит традиционных видов энергоносителей: газ, уголь, электроэнергия.
Из условий энергонезависимости такие агрегаты комплектуются современными механическими терморегуляторами, которые также не зависят от электричества. Самым главными достоинствами данных устройств является низкостоимостное топливо, большой диапазон рабочей мощности, легкость эксплуатации, доступность ремонта и высокий срок службы котла до 30 лет. Большой период эксплуатации, возможен из-за нахождения металлических поверхностей нагрева в низкотемпературных и низкоагресивных рабочих средах.
Использование угольного топлива
Типовая конструкция Булерьян для ТКДГ выполнена в виде топки из 2-х камер — в нижней осуществляется процесс тления и газообразование. При поступлении полученного топочного газа в следующую часть, он перемешивается с воздухом и далее протекает полный дожиг газовоздушной смеси.
Поверхности выполнены в виде цилиндра, со сварными трубами. Размещение змеевиков выполняется снизу-вверх, что способствует надежной воздушной циркуляции и обеспечивает полную теплоотдачу.
Конструкция Стропува более дорогая, поскольку выполняется из 2-х цилиндров, один во внутри другого, по принципу газотрубных котлов. Пространство между корпусами заполняется водяным теплоносителем, а внутренняя емкость выполняет функцию топки, куда через распределитель поступает воздух.
Загруженный горючий уголь тлеет сверху вниз и нагревает сетевую воду межтрубного пространства. Эти виды агрегатов менее востребованы на рынке из-за сравнительно низких периодов автономной работы до 4 суток и высокой отпускной ценой изделия.
Обратите внимание! Кроме того пользователям не нравится требования по эксплуатации по полному охлаждению котла и очистке перед очередным розжигом.
Автоматические котлы
Это тип конструкции не имеет недостатков предыдущих моделей, в нем процессы загрузки и освобождение камеры от золы автоматизированы. Агрегат оснащен шнековой бункерной установкой для автоматической топливоподачи и очистки от золы.
Устройство имеет движущий слой горения топлива, конструкционно выполнен таким образом, что за один цикл будет обеспечено полное сгорание топливного слоя, для чего автоматический теплогенератор ТКДГ оснащен подвижными колосниками. Режим горения топлива и передача тепловой энергии теплоносителю реализуется принудительной подачей воздуха, топочная камера ТКДГ работает под наддувом.
Преимущества автоматических котлов ТКДГ:
- Упрощение процесса эксплуатации.
- Автоматическое управление режимом и аварийной защитой.
- Комплектация термостатами, датчиками давления и загазованности.
- КПД более 90%.
- Длительность работы, ограниченна объемом загрузочного бункера.
- Низкие удельные расходы угля на выработку тепловой энергии.
Полуавтоматические установки
Они более простые по сравнению с предыдущей конструкцией, загрузка топлива осуществляется вручную, все остальные процессы теплоснабжения — автоматизированы.
Обратите внимание! Автоматический комплект регулирования имеет функцию подачи топлива, предохранительный клапан от возгорания среды, датчики температуры, давления и загазованности.
Полуавтоматические ТКДГ отличаются комплектацией встроенного вентилятора и программным обеспечением рабочей панели управления с использованием электронного контроллера, управляющего процессом горения и системы теплоснабжения. Агрегат имеет возможность поддерживать заданный температурный режим в системе отопления помещения, контролируя технологию работы циркуляционных насосов.
Преимущества полуавтоматических ТКДГ:
- Высокий КПД более 90 %.
- Большой срок горения от одной закладки.
- Экономия топлива в пределах 5-25%, от традиционных твердотопливных котлов.
Двухконтурные компоновки
Двухконтурный твердотопливный котел осуществляет производство тепловой энергии для нужд отопления и горячего водоснабжения. Такие модели имеют по два патрубка на входе и выходе, по одному комплекту на каждый контур теплоснабжения. Двухконтурные ТКДГ стоят намного дороже одноконтурных, тем не менее, они более экономичные, поскольку вырабатывают горячую воду для бытовых нужд.
Двухконтурный котел на дровах комплектуется чугунным или стальным бойлером, первый, хотя и более массивен, зато долговечен. Чугун не подвержен коррозионным процессам от воздействия влаги в уходящих газах, хотя страдает от резких температурных перепадов. Этих недостатков лишены стальные бойлера. Они мало весят, не боятся температурных перепадов. Тем не менее, они подвержены коррозии от конденсата, в связи, с чем имеют ограничения по температуре уходящих газов из котла не ниже 65С.
Еще одним недостатком ТКДГ является невозможность организации циркуляции ГВС, поэтому если расстояние от котла к крану будет значительным, придется долго сливать холодную воду, а при открытии второго крана температура и расход воды может существенно уменьшится, поэтому рекомендуется организовывать водоразбор не далее чем за уголом топочного помещения.
ТОП-5 твердотопливных котлов длительного горения
По результатам пользовательских симпатий за первое полугодие текущего года ТОП-5 заняли следующие модели:
- STROPUVA S 40.
- Данко 20.
- Dakon DOR F 16.
- Протерм Бобер 50.
- Viadrus Hercules U22D-4.
На самом деле сложно сразу установить какая из данных моделей рейтинга имеют лучшее соотношение цена/качество, потому что все перспективны и имеют свои плюсы и минусы.
STROPUVA S 40 с ценой на 01.07.2019 года в 101 550 руб. — лучший котел длительного горения 2019 года, способный дарить очагу тепло на протяжении 70 часов, для чего потребуется всего лишь 50 кг дров. Для загородных домов сложно найти лучший вариант с КПД 95% и возможностью обогрева частного домовладения до 400 м2. Топочная камера универсальная может работать на дровах и угле. Судя по комментариям пользователей, эта модель полностью оправдывает ожидания, невзирая на высокие цены.
Данко 20 ТН, недорогой бюджетный котел медленного горения со стоимостью по состоянию на 01.07.2019 года — 46 000 рублей. Агрегат способен обогреть помещение до 200 м2, хотя КПД ниже чем у предыдущей модели, так же как и период работы от одной загрузки до 12 часов, а для меньшей площади — сутки. Агрегат пользуется спросом
из-за универсальности по топливу, тихой работой и простой очисткой.
Dakon DOR F 16, цена в базовой комплектации по состоянию на 01.07.2019 года — 53 000 руб., хорошо адаптирован для работы на разных видах твердого топлива и предназначен для небольших помещений.
Обратите внимание! Позитив в том, что в отличие от конкурентов, ему не опасно влажное топливо. Модель проста в монтаже и эксплуатации, имеет высокий КПД до 90%.
Отзывы пользователей
Системы отопления ТКДГ сравнительно недавно вышли на российский рынок отопительной техники, поэтому еще не успели обзавестись мощным списком покупателей, тем не менее, даже первые отзывы пользователей говорят об их преимуществах:
Иван, Калининградская обл.: «Переехали прошлой осенью в деревянный дом в пригородном районе, встал вопрос как быстро и качественно выполнить отопление. Газовый котел не рассматривался, поскольку район не газифицирован. Подсказали специалисты, выполнили чертеж установки, и помогли с выбором мощности котла. Выбрали модель Данко 20 на 120 м2 площади дачи. Перезимовали без проблем в тепле и уюте, нареканий на работу пока нет, мало потребляет угля и электроэнергии».
Борис, Ленинградская область: «После 15-лет эксплуатации печного отопления. Потребовалась замена системы. Знакомые посоветовали котлы долгого горения, долго разбирались, что к чему, приняли решение и установили, где-то за три дня. Первый сезон превзошел все наши ожидания, дров уходит практически два раза меньше, а загрузки хватает на два дня, в доме уютно и тепло».
Василий, Подмосковье: «Еще на этапе строительства решили установить именно эту конструкцию котла, как наиболее перспективную. Соседи не верили, считали что уголь и дрова — это прошлый век. Установили двухконтурный котел на твердом топливе За зиму у нас столько было местных делегаций, но все убедились в энергоэффективности и надежности оборудования. По весне многие в поселке начали установку таких котлов».
Создав твердотопливные котлы длительного горения, специалисты дали новую жизнь старым способам отопления с помощью угля и дров. Подойдя с научной точки зрения к теплотехническим процессам, разработав новую конструкцию топки и внедрив передовые технологии управления, им удалось вывести на рынок совершенно новый отопительный агрегат, который надежно прослужит людям не один десяток лет. Современные Кулибины, не отстают от технического прогресса и мастерят такие установки своими руками.
