Тема твердопаливних котлів є сьогодні вкрай актуальною, оскільки опалення приватного будинку твердим паливом залишається одним із найбільш доступних та економічно вигідних способів обігріву в Україні. Крім того, завдяки сучасним інженерним рішенням ефективність і комфорт використання таких котлів досягли принципово нового рівня. Тож, розгляньмо, завдяки чому сучасні твердопаливні котли демонструють дійсно високий коефіцієнт корисної дії (ККД), а також проаналізуємо їхню конструкцію та внутрішню будову.
Будова твердопаливного котла тривалого горіння
Принцип роботи твердопаливного котла загалом схожий на функціонування звичайного дров’яного котла: паливо, як-от дрова чи вугілля, спалюється для нагріву теплоносія (зазвичай води), який циркулює системою опалення. Однак конструкція сучасного твердопаливного котла з високим коефіцієнтом корисної дії дозволяє значно подовжити час горіння однієї закладки палива. Все це стає можливим завдяки тому, що конструкція котла тривалого горіння охоплює низку інженерних рішень, які підвищують його ефективність:
- Розвинений теплообмінник.
- Водоохолоджувані колосники.
- Форсунки для точкової подачі повітря в топку, що забезпечують рівномірне горіння.
- Рухомий рушт (важіль для струшування колосників).
- Прилади автоматизації процесу горіння. Блок управління та вентилятор наддуву, що дозволяють налаштовувати інтенсивність роботи котла.
Ці елементи допомагають оптимізувати процес горіння, підвищити ефективність теплообміну та забезпечити тривалу й рівномірну роботу котла.
Давайте детальніше розглянемо кожен із пунктів, щоб краще зрозуміти конструкцію та особливості твердопаливного котла.
Розвинений теплообмінник (водяні полиці)
Водяні полиці – це горизонтальні або вертикальні відгалуження водяної сорочки, основне завдання яких – ефективно відводити тепло від вихідних димових газів.
Конструкція теплообмінника в котлах різних виробників може включати дво-, три- або чотириходові системи полиць. Завдяки цьому температура димових газів знижується до 120—180 градусів (залежно від кількості полиць). Для порівняння, у звичайних твердопаливних котлах без такої розвиненої конвекційної системи температура димових газів часто досягає 350—400°C. Тобто, якщо котел не оснащений водяними полицями, більша частина тепла виводиться в трубу, що призводить до значних втрат енергії, а значить, грошей на паливо.
Водяні полиці можуть бути виконані як плоскі пластини або круглі труби. Труби забезпечують кращий теплообмін, але їх обслуговування потребує більше часу для чищення. Для деяких власників котлів додаткові 10—15 хвилин на щотижневе очищення труб можуть стати значним недоліком.
Водяні полиці є стандартом для твердопаливних котлів середнього та преміумкласів. Однак така будова має й мінус – підвищену ціну. Для збільшення площі теплообміну потрібен додатковий метал і час на виготовлення, що збільшує вартість котла. Тому в дешевших моделях полиць може не бути або ж можуть використовуватись спрощені жаротрубні системи. В такому випадку принцип залишається тим самим, однак площа теплообміну значно зменшується.
Водоохолоджувані колосники. Як влаштовані
Принцип роботи котла на твердому паливі передбачає наявність колосникової решітки, на якій і здійснюється процес горіння. Однак у котлах тривалого горіння застосовуються не стандартні чавунні решітки, а цільнотянуті безшовні сталеві труби, заповнені теплоносієм, що отримали назву водяних колосників. Ці труби буквально вбудовані в водяну сорочку котла, що вирішує одразу дві проблеми:
- Збільшення терміну служби колосників, оскільки вони охолоджуються теплоносієм і менше піддаються впливу термічних ударів.
- Покращення ефективності теплообміну, оскільки тепло, що виділяється в нижній частині топки, використовується більш ефективно.
Стосовно довговічності водяних колосників існують суперечки, але всі сумніви можна легко спростувати за допомогою простих фізичних принципів: поки в котлі є теплоносій, жодне прогорання колосників неможливе.
Загалом водяні колосники в конструкції твердопаливного котла стали звичайним явищем. Вони зустрічаються в 50% випадків у котлах середнього цінового сегмента і в 100% у преміумкласі. Така впевненість виробників у надійності та користі водяних колосників лише підтверджує їх ефективність, адже кожен хоче, щоб його котел був кращим і, відповідно, популярнішим серед споживачів.
Форсунки
Форсунки у твердопаливному котлі — це спеціальні канали в камері згоряння, через які подається повітря для покращення процесу горіння. Повітря, що подається під тиском через ці форсунки, сприяє більш ефективному горінню палива (дров, вугілля, брикетів тощо) та їх повному догоранню. Це не тільки підвищує ККД котла, але й зменшує кількість шкідливих викидів. Особливо корисно це для палива низької якості, наприклад, з підвищеною вологістю.
Форсунки для зонної подачі повітря в топці є особливістю преміуммоделей твердопаливних котлів, які оснащені автоматикою та вентилятором наддуву.
Важіль для струшування колосників
Важіль для струшування колосників, також відомий як механізм шурування або шурувальна колосникова решітка, — це пристрій, який дозволяє періодично струшувати колосникову решітку твердопаливного котла, очищаючи її від злежаного палива.
Принцип роботи цього механізму полягає в тому, що колосникова решітка здійснює зворотно-гойдальні рухи за допомогою важеля. Під час струшування більші шматки палива розбиваються на дрібніші частини, а дрібні частинки випадають через отвори решітки в зольник, що знаходиться під нею, забезпечуючи таким чином кращий приплив повітря до осередку горіння.
Механізм шурування покращує автономність роботи котла та зручність його обслуговування. Важливо зазначити, що цей пристрій застосовується тільки при спалюванні вугілля.
Автоматика твердопаливного котла
Принцип роботи твердопаливного котла тривалого горіння спрямований на максимізацію ККД, тому його неможливо уявити без наявності автоматики. Під «автоматикою» розуміється сукупність пристроїв та схем, що забезпечують автоматичне керування температурою теплоносія та контроль за режимами роботи котла.
Основні функції автоматики:
- Регулювання подачі повітря. Керування заслінками та вентиляторами для оптимізації подачі повітря залежно від поточного режиму горіння.
- Регулювання потужності. Підтримка потрібної температури горіння шляхом коригування інтенсивності процесу.
Завдяки автоматизації забезпечується не тільки підвищена безпека та ефективність роботи котла, а й економія палива та спрощення процесу управління.
Конструкція твердопаливного котла дозволяє встановлювати як дешеву механічну автоматику, так і більш складну електронну, причому обидва варіанти можуть бути використані на котлах різного цінового діапазону.
Підсумки: чи так важлива будова твердопаливного котла?
Сучасні твердопаливні котли з високим ККД забезпечують новий рівень ефективності та комфорту в опаленні будинку та значно відрізняються від моделей-попередників. Завдяки новітнім конструктивним рішенням та автоматизації процесів горіння, ці котли здатні забезпечити максимальний ККД, мінімізувати теплові втрати, створити комфортний рівень обігріву та рідше його обслуговувати.
Знову наголосимо: принцип роботи твердопаливного котла тривалого горіння полягає не в збільшенні розміру топки і додаванні двох відер вугілля замість одного, а в досягненні максимальної ефективності з одного відра палива, мінімізуючи викиди тепла в димохід.
Поєднання сучасних технологій дозволяє котлам на твердому паливі досягати ККД 86—88%. Хоча це і не можна порівняти з газовими чи електричними системами за ефективністю, такі котли значно виграють за ціною.
Зараз на ринку все частіше зустрічаються котли, що намагаються задовольнити всі цінові категорії клієнтів. Такі моделі можуть мати сучасну конструкцію, що охоплює водяні полиці, колосники та автоматику, але з урізаними характеристиками — наприклад, всього дві полиці, які не дозволяють диму повністю віддати тепло, або замість полиць лише кілька труб. Також можуть бути заощадження на утеплювачі, товщині сталі, автоматиці тощо. Так, вони дійсно будуть дешевші, проте така економія нівелюється вже в кінці першого опалювального сезону. Тому важливо ретельно перевіряти деталі конструкції котла, оскільки це впливає на комфорт, зручність використання, довговічність та ефективність. До того ж сьогодні на ринку існує величезний вибір моделей і вибирати є з чого.
У підсумку слід сказати, що найкраще при виборі твердопаливного котла вибирати перевіреного виробника. Тим паче, що на ринку України є не один перевірений роками бренд (включно з вітчизняними), який випускає якісне сертифіковане устаткування і надає на нього гарантії, як от Marten, Craft, Retra тощо. Радимо ознайомитись з каталогами їх продукції, а зробити це можна на сайті heathub.pro.