Комбинированные котлы на дровах и электричестве: принцип работы, плюсы и минусы, как выбирать и этапы монтажа

Принцип работы

Устройство современных дровяных отопительных приборов предполагает ограниченное поступление воздуха в камеру. Благодаря этой особенности твердое топливо горит гораздо дольше и выделяет большое количество энергии. Такие модели называются котлами длительного горения. Хозяева, выбравшие подобную модель, могут закладывать топливо раз в 24-48 часов. Некоторые из них способны работать без добавления топлива до 72-х часов. В топке из-за тления большого объема твердого топлива образуется изрядное количество газа, который тоже способен выделять тепло. Этот газ через огнеупорную форсунку поступает в камеру сгорания, где воспламеняется под действием потока кислорода. Такие котлы отопления очень экологичны так как сжигают большое количество тяжелых соединений и в дымоход поступает негорючий и нетоксичный дым, безвредный для окружающей среды. Таким образом, можно не только повысить КПД дровяного котла, но и хоть немного уменьшить негативное влияние человека на озоновый слой Земли.

В каждый прибор встроен специальный теплообменник, именно ему передается тепло, полученное в результате сгорания топлива. К этому теплообменнику присоединяются трубы, подающие горячую воду в систему отопления, в которую входят радиаторы, трубы и расширительный бак.

Помимо этого каждый котел оснащен дымоходом, возвышающимся не менее чем на метр над поверхностью крыши.

На что смотреть при выборе котла?

Из-за просто огромного спроса на котлы, работающие на одной закладке дров свыше 12 часов, производители активно пополняют рынок новыми моделями. Как результат, практически у каждого покупателя возникает ряд вопросов, которые связаны с выбором производителя, конструкции, типа топлива.

К тому же далеко не каждый сможет правильно рассчитать мощность. Чтобы не столкнуться с этими проблемами в магазине, разберемся со всеми нюансами подробнее.

Виды оборудования по конструкции

На рынке представлены три разновидности котлов, работающих на твердом топливе. К ним относятся классические модели, пиролизные, а также пеллетные агрегаты. Первый тип станет отличным выбором, как для дома, так и для промышленного или коммерческого использования.

К достоинствам таких моделей следует отнести:

  1. Универсальность. Оборудование может работать на отопительных гранулах (пеллетах), дровах, торфе и на угле.
  2. Многофункциональность. Классические котлы отлично подходят не только для обогрева помещения, но и для нагрева воды.
  3. Эффективность. КПД представленных устройств в большинстве случае варьируется в пределах 80-85 %. Это позволяет использовать их, как в качестве основного источника тепла, так и в роли дополнительного.

Пиролизные модели чаще всего используются для подогрева воды. Работает такого рода устройства на органическом топливе.

Следует отметить, что пиролизные котлы достаточно требовательны к влажности топливного сырья. Если этот показатель будет выше 25-35 %, то эффективность обогрева значительно снизится.

Третья вариация котлов длительного горения была запатентована в Европе относительно недавно. Но за довольно короткий срок такие устройства завоевали признание среди сотен тысяч покупателей.

Работают пеллетные котлы на древесных гранулах. Изготавливается топливо из спрессованной стружки, опилок, а также ряда других видов отходов деревообрабатывающей промышленности.

К преимуществам представленного вида относят:

  • долговечность – срок эксплуатации устройства в среднем составляет больше 20 лет;
  • автономность – прибор самостоятельно и довольно хорошо поддерживает указанную владельцем температуру;
  • эффективность – КПД моделей на пеллетах достигает 90 %.

Что касается недостатков, то выделяется только один – высокая и недоступная для многих цена. Но этот минус целиком окупается простотой обслуживания и производительностью оборудования.

С особенностями работы и эксплуатации твердотопливных котлов ознакомит статья, посвященная этому интересному вопросу.

Как правильно рассчитать мощность?

Если нужно определиться с производительностью котла, важно учитывать площадь, качество утепления стен, вид используемого топливо, а также длину обогревающего контура. Расчеты можно в значительной мере упростить

Для этого нужно лишь пользоваться следующей формулой:

1 кВт на 1 м 2 помещения.

При этом высота потолков не должна превышать 3 метра. Более удобным вариантом будет воспользоваться при расчете специальной таблицей. Ниже представлена одна из них.

Мощность котла Площадь обогрева, кв. м.
15 кВт до 150
20 кВт до 200
30 кВт до 300
50 кВт до 500
70 кВт до 700

С ее помощью можно за считанные минуты узнать подходящую мощность. При этом единственный параметр, который вам понадобится, – площадь помещения в метрах кубических.

Тип регулятора и ценник

Если у вас в доме наблюдаются постоянные перебои в электрической сети, то целесообразно будет выбрать котел с механическим регулятором. Он не нуждаются в подаче тока, так как его принцип действия основан на циркуляции воздуха естественным путем.

Автоматика подойдет тем, кто не хочет лишний раз заморачиваться и тратить свое время на поход в котельную. Такого рода регулятор нагнетает воздух при помощи вентилятора.

Обыкновенный котел

Сначала разберем, как изготовить простой дровяной котел своими руками. Модель представляет собой два цилиндра, помещаемых друг в друга. Первый используется в качестве топки. При горизонтальном расположении он может изнутри обкладываться огнеупорным кирпичом.

Второй выступает в качестве конвекционного носителя или используется для подогрева теплоносителя. Закладка дров производится непосредственно в топку.

Подручные материалы

Для уменьшения объема сварочных работ можно использовать толстостенную трубу или бочку. Возможно также использование других подручных материалов.

Сваренную из толстого листа прямоугольную топку можно без труда разместить внутри цилиндрической емкости.

Особенности конструкции

В дровяном котле предусматривается поддувало для притока свежего воздуха и дымоход для отвода отработавших газов. Поддувало располагается в нижней части трубы и позволяет нижнему ряду дров тлеть, вырабатывая дополнительное тепло. Закладка дров в самодельные котлы производится через верх. Для этого подготавливается специальный люк.

Чтобы каждая заложенная стопка дров горела как можно дольше, часто предусматривается специальный груз, выполняемый в форме диска с лопастями и отверстием, имеющим диаметр 20 мм. При надавливании груза происходит сжимание горящего топлива. При этом объем поступающего воздуха значительно сокращается, так как он может проходить только через имеющееся отверстие.

Способ подключения

К системе отопления такой котел можно подключить двумя способами:

  • врезав трубы с водой прямо в бочку. Циркулируя между трубами, она будет нагреваться, чтобы затем, поступив в систему отопления, нагревать радиаторы;
  • врезав дымоход в бак с теплоносителем. Отработавшие горячие газы будут поступать в емкость, постепенно нагревая теплоноситель.

Какой он – самый экономичный твердотопливный котел?

Естественно, если звучит слово «экономика», то стоит начать считать деньги. Экономичный твердотопливный котел, способный обеспечить отопление дома в автоматическом или полуавтоматическом режиме не будет дешевым. Стоимость автоматических котлов на угле, пеллетах и дровах вполне можно сравнивать – это цифры одного порядка.

Стоимость автоматического котла на пеллетах малой мощности начинается со 120-140 тысяч рублей, угольный «Карборобот» начинается со 170 тысяч рублей, а дровяной пиролизный «полуавтомат» стартует с 90 тысяч рублей.

Стоимость топлива в вашем регионе вы можете подсчитать сами в расчете на необходимую для отопления дома мощность.

Неправильно поступают те товарищи, которые начинают считать только стоимость топлива. Не стоит забывать про стоимость самого теплового агрегата, а также про стоимость его обслуживания и плановой замены частей котла (колосники, подающие элементы и т.д.)

Процесс сборки

Процесс создания котла включает несколько этапов. При изготовлении каждого элемента стоит учитывать особые условия эксплуатации изготавливаемого изделия.

Устройство подачи воздуха

Отрезаем от толстостенной трубы диаметром 100 мм отрезок, длина которого будет равна высоте топки. К нижней части привариваем болт. Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра, как труба или большего. Просверливаем в круге отверстие, достаточное для прохождения болта, приваренного к трубе. Соединяем круг и воздуховодную трубу, закрутив гайку на болт.

В итоге мы получим трубу для подачи воздуха, нижняя часть которой может закрываться свободно двигающимся металлическим кругом. В процессе эксплуатации это позволит регулировать интенсивность горения дров и, следовательно, температуру в помещении.

С помощью болгарки и диска по металлу делаем в трубе вертикальные прорези толщиной приблизительно 10 мм. Через них воздух будет поступать в топочную камеру.

Корпус (топка)

Для корпуса потребуется цилиндр с герметичным дном диаметром 400 мм и длиной 1000 мм. Размеры могут быть иными, в зависимости от имеющегося свободного пространства, но достаточными для закладки дров. Можно использовать готовую бочку или приварить к стальному толстостенному цилиндру днище.

Иногда котлы для отопления изготавливают из баллонов из-под газа для более длительного срока службы.

В верхней части корпуса формируем отверстие для отвода газов. Его диаметр должен быть не менее 100 мм. К отверстию привариваем трубу, через которую будет осуществляться отвод отработавших газов.

Длина трубы выбирается в зависимости от конструктивных соображений.

Соединяем корпус и устройство подачи воздуха

В днище корпуса вырезаем отверстие диаметром равным диаметру воздухоподающей трубы. Вставляем трубу внутрь корпуса таким образом, чтобы поддувало выходило за пределы днища.

Воздухоподающая труба должна заканчиваться на несколько сантиметров раньше начала дымохода.

Теплорассеивающий диск

Из металлического листа толщиной 10 мм вырезаем круг, размер которого немного меньше диаметра корпуса. Привариваем к нему ручку, изготовленную из арматуры или стальной проволоки.

Это значительно упростит последующую эксплуатацию котла.

Конвекционный кожух

Из листовой стали изготавливаем цилиндр или отрезаем кусок трубы, диаметр которой на несколько сантиметров больше наружного диаметра топки (корпуса). Можно использовать трубу диаметром 500 мм. Соединяем вместе конвекционный кожух и топку.

Сделать это можно с помощью металлических перемычек, привариваемых к внутренней поверхности кожуха и наружной поверхности топки, если зазор получился достаточно большой. При меньшем зазоре можно приварить кожух к топке по всему периметру.

Из стального листа вырезаем круг такого же диаметра как топка или чуть больше. Привариваем к ней ручки, используя электроды, проволоку или другие подручные средства.

Учитывая, что в процессе эксплуатации котла ручки могут сильно нагреваться, стоит предусмотреть специальную защиту из материала с низкой теплопроводностью.

Для обеспечения длительного горения к дну привариваем ножки. Их высота должна быть достаточной, чтобы поднять дровяной котел минимум на 25 см над уровнем пола. Для этого можно использовать различный прокат (швеллер, уголок).

Поздравляем, вы изготовили дровяной котел своими руками. Можно приступать к обогреву дома. Для этого достаточно загрузить дрова и поджечь их, открыв крышку и теплорассеивающий диск.

Устройство и принцип работы

В основе принципа длительного горения лежит снижение скорости сгорания топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Кислород в первичную камеру сгорания подается в количестве, достаточном для тления, но не обеспечивающем интенсивное горение.

Во время медленного окисления древесины выделяются газообразные углеводороды, получившие название пиролизных газов. Сам процесс органического разложения древесных волокон под действием высокой температуры называется приролизом.

Дожигание продуктов окисления во вторичной камере на длительность горения топливной закладки не оказывает существенного влияния, однако существенно увеличивает общую эффективность работы котла на дровах. Это связано с тем, что при сгорании вторичных газов выделяется значительно больше тепловой энергии чем при интенсивном горении дров.

Энергозависимые установки длительного горения

Компоновка дровяных котлов длительного горения предполагает расположение основной топочной камеры непосредственно над зоной сжигания вторичных газов, а сообщение между ними осуществляется через специальные керамические форсунки, способные работать при температуре от 800 до 1000 С. Днище главного топливного отсека оборудовано специальной термостойкой постелью, чаще всего из шамотного кирпича или керамобетонных блоков.

Направленное движение воздуха (тяга) обеспечивается с помощью нагнетающего вентилятора, от частоты вращения которого зависит количество кислорода в рабочей зоне. На основании данных, полученных от температурного датчика, автоматическая система управления (АСУ) может увеличивать или уменьшать угловую скорость крыльчатки. К достоинствам такой схемы можно отнести высокую точность регулировки. Кроме этого, воздух, проходя через верхний топочный бункер, нагревается, что упрощает процесс воспламенения пиролизных углеводородов.

Интенсивность циркуляции теплоносителя в отопительном контуре регулируется насосом, который также подключается к АСУ. Если температура теплоносителя снижается, автоматически увеличивается подача воздуха.

Точность регулировки и экономичность энергозависимых дровяных котлов отопления длительного горения обеспечивают значительную экономию дров, что за весь отопительный сезон выливается значительную сумму. Однако не следует сбрасывать со счетов тот факт, что при отсутствии электропитания, такой котел становится бесполезной грудой металлолома, поскольку естественная тяга в таких конструкциях, как правило, не предусматривается.

Энергонезависимые дровяные котлы длительного горения

Несмотря на то что экономичность и производительность таких установок заметно ниже, чем установок оснащенных АСУ, они совершенно не зависят от наличия электроэнергии, что является их существенным плюсом. К недостаткам таких систем относится, прежде всего, сложность настройки.

У такого котла на дровах регулировка подачи кислорода производится открытием специальной заслонки, имеющей кинематическую связь с биметаллическим терморегулятором, расположенным на верхней крышке изделия.

После розжига дровяной закладки и получения устойчивого горения заслонку приводят в рабочее положение, уменьшая тем самым количество воздуха в первичной камере сгорания и обеспечивая оптимальные условия для химико-термического окисления древесного горючего. Горячие пиролизные газы, под действием естественной тяги, поступают в верхнюю камеру сгорания, где смешиваются с разогретым вторичным воздухом, вследствие чего воспламеняются.

Циркулирующий в водяной рубашке теплоноситель быстро нагревается за счет контакта с горячими стенками камеры сгорания. Высокую производительность таких конструкций обеспечивает большая площадь теплообменника.

Отопительные котлы на дровах обратного горения

Главной особенностью таких устройств является то, что процесс первичного сжигания происходит в направлении от верхних слоев к нижним.

Конструкция представляет собой вертикально расположенный цилиндр со штоком и прижимным диском, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по всей поверхности горения.

Образовавшиеся в результате пиролиза газы поступают в верхнюю часть корпуса, где смешиваются с предварительно разогретым вторичным воздухом и воспламеняются. Раскаленная боковая поверхность непосредственно контактирует с теплоносителем, поступающим в контур отопления через выходной патрубок. Для большей эффективности, прибор может быть установлен в защитный кожух, а образовавшаяся полость заполнена пенополиуретаном или другим негорючим теплоизолятором.

Разновидности котлов длительного горения

До определенного времени котлы отопления на твердом топливе особым спросом у населения не пользовались, поскольку их эксплуатация была делом довольно хлопотным: топливо нужно было подкладывать через каждые три часа. Продолжительность работы без дозаправки можно продлить путем применения систем автоматической подачи топлива, состоящих из бункера и шнекового или поршневого питателя, но такие устройства могут работать только с мелкофракционным горючим: угольной крошкой, стружкой, пеллетами, шелухой и т.д.

Подавать в топку крупные куски они пока неспособны, поэтому топить котел отопления на дровах можно только вручную. Такое положение дел побудило изготовителей твердотопливного оборудования подойти к решению проблемы с другой стороны. Если дрова нельзя закладывать в котел автоматически, то, может быть, их удастся заставить подольше гореть? Так и были придуманы тепловые котлы длительного горения.

Котел с автоматической подачей топлива

По принципу действия все агрегаты этого типа делятся на три разновидности:

1. Котел с удлиненной топкой

Это самый простой дровяной котел длительного горения. В отличие от классических твердотопливных котлов, его топка имеет вытянутую форму. В процессе работы котла осуществляется дозированная подача воздуха в камеру сгорания. За счет применения данного принципа время работы котла на одной закладке топлива удалось продлить до 6 – 8 часов.

2. Котел с верхним горением топлива

Если зажженную спичку повернуть головкой вниз, она сгорит гораздо быстрее, чем та же спичка, повернутая головкой вверх. Эта особенность была учтена при разработке котлов с верхним горением топлива. Если обычные котлы для отопления на дровах используют традиционный розжиг топлива, который производится снизу, то в камерах с верхним горением сжигание дров осуществляется посредством специальной горелки, располагающейся сверху и постепенно двигающейся вниз. В остальном устройство дровяного котла длительного горения данной разновидности ничем не отличается от устройства обычного (классического) твердотопливного агрегата.

3. Газогенераторный котел

Среди всех котлов длительного горения эти агрегаты, называемые также пиролизными. можно считать самыми высокотехнологичными. Их конструкция и принцип действия более сложны, чем у вышеописанных разновидностей, зато они являются более экономичными и способны работать на одной закладке топлива до 12 часов.

Пиролизный дровяной котел

Суть работы газогенераторного котла состоит в следующем. В предварительно прогретую верхнюю камеру топки закладываются дрова. В силу особенностей конструкции этой камеры воздух в нее не поступает, поэтому топливо здесь не горит, а тлеет. При этом оно выделяет так называемый древесный газ, состоящий преимущественно из угарного газа (СО) с незначительными добавками метана, азота, водорода и кислорода. Сам по себе древесный газ также может гореть. Через форсунку он поступает в нижнюю камеру где и сжигается с принудительной подачей воздуха. Температура сгорания при этом достигает 1000 градусов.

Для пиролизных котлов характерны следующие преимущества:

  • высокий КПД;
  • продолжительный срок работы без дозаправки;
  • небольшое количество золы;
  • более чистый, чем у обычных котлов, «выхлоп» (угарный газ сжигается, а не выбрасывается в атмосферу).

В принципе пиролизные агрегаты могут работать на любом используемом для котлов отопления твердом топливе, но наибольшей эффективности они достигают при использовании в качестве горючего древесины. Применяя правильное топливо для котлов длительного горения, можно вывести их КПД на уровень 97%.

Устройство дровяного котла длительного горения

Основные виды котлов длительного горения

Как только была создана огромная сеть газовых магистралей, и природный газ стал доступен для применения в газовых котлах для отопления домов, котлы для отопления на дровах и твердом топливе потеряли свою популярность из-за худших эксплуатационных характеристик. Ведь дрова в котле быстро сгорают, и топливо нужно добавлять каждые три-четыре часа. Конструкторы создавали системы автоматической подачи топлива, но такие устройства работали надежно только с марками топлива мелких фракций – пеллетами, угольной крошкой и т.д. Дрова и крупные куски угля они не могли подавать в топку котла.

Чтобы не остаться без работы и выпустить изделия, которые будут пользоваться спросом, изготовители котлов нашли оригинальное решение. Ведь если подачу дров нельзя организовать автоматически, то нужно заставить их гореть дольше. Рыночные отношения, конкуренция и борьба за потребителя создали котлы отопления длительного горения на дровах, которые во многих регионах страны стали альтернативой газовому отоплению.

В результате конструкторами были созданы три разновидности агрегатов:

  • дровяной котел длительного горения с удлиненной топкой;
  • котлы для отопления на дровах для дома с верхним горением топлива;
  • газогенераторный (пиролизный) котел.

Дровяной котел с удлиненной топкой

Его основное отличие от стандартных котлов на твердом топливе – вытянутая (удлиненная) форма топки. При работе котла такого типа производится дозированная подача воздуха в топку. Такой принцип работы позволяет увеличить время сгорания одной закладки топлива до 6 – 8 часов.

Дровяной котел с верхним горением топлива

Основное, чем котел для дома на дровах длительного горения этого типа отличается от классического твердотопливного агрегата. заключается в том, что розжиг и процесс горения происходит в топке сверху вниз. Для этого используется специальная горелка, которая располагается сверху и движется по мере сгорания топлива вниз.

Этот принцип – принудительное, медленное и последовательное, причем направленное вниз тление дров и недостаток кислорода существенно уменьшает скорость распространения пламени. При тлении образуются газы – метан, угарный газ (СО) и водород. Выделяющиеся при гидролизе древесины газы догорают в топке теплообменника. Такая конструкция отопительного агрегата позволяет делать одну закладку топлива в сутки.

Газогенераторнынй (пиролизный) котел

Если сравнивать между собой котлы для отопления на дровах длительного горения, то газогенераторный (пиролизный) котел можно считать самым экономичным и высокотехнологичным. Их конструкция намного сложнее, чем у котлов подобного типа, экономичность значительно выше, а время работы на одной заправке не менее 12 часов.

Принцип работы пиролизного котла

Если в котле с верхним горением топлива оно, пусть медленно, но горит, то в пиролизном котле горения в верхней камере, в которую загружены дрова, горение отсутствует. Топливо в камере тлеет и выделяет древесный газ — смесь водорода, метана, азота и угарного газа (СО). Через форсунку древесный газ поступает в нижнюю камеру сгорания, в которую принудительно подается воздух. Температура сгорания достигает 1000 градусов.

Пиролизные котлы имеют следующие характерные преимущества:

  1. высокий КПД достигающий 97%;
  2. срок работы с одной закладки дров до 12 часов;
  3. остается небольшое количество золы;
  4. в атмосферу поступает меньше угарного газа, который сгорает в топке.

Пиролизные котлы отопления прекрасно работают на любом топливе. Но наивысшей эффективности они достигаю при использовании сухих дров с влажностью не более 20%. Владельцы должны знать, какие дрова лучше для отопления, заранее их заготовлять и хранить так, чтобы их качество не ухудшалось.

Печь своими руками

Строительство печи начинается с устройства фундамента

Важно, чтобы он не был привязан к фундаменту дома. Для этого в грунте заливается бетонная стяжка, ее высота не должна превышать уровень пола более чем на 5–7 см

Только после этого можно приступать к возведению конструкции

Только после этого можно приступать к возведению конструкции.

  • Первые ряды зольника укладываются в соответствии с выбранной схемой.
  • Далее монтируется дверца поддувала и конструкция обкладывается кирпичом. Дверцу следует изготавливать из чугуна, размером 19,5 х 24 см.
  • Аналогичным способом выполняется камера сгорания.
  • Предпочтительней устанавливать готовый дымоход круглого сечения.

Для зольника и топочной камеры желательно использовать огнеупорный шамотный кирпич. Для облицовки можно выбрать обычный силикатный кирпич, так как для него характерна хорошая теплоемкость.