У конструкції будь-якого котла на твердому паливі завжди присутні два основні елементи — камера згоряння (топка) та теплообмінник. У топці відбувається спалювання палива, а в теплообміннику здійснюється передача тепла на рідкий теплоносій (воду) для системи опалення. Розігріта рідина постійно рухається з котла в напрямку радіаторів і там охолоджується, віддаючи тепло в опалювальні приміщення. Охололий теплоносій по контуру системи опалення повертається в котел, де знову нагрівається, і цикл повторюється.
Виробники сучасних котлів активно вдосконалюють конструкції своїх виробів, постійно підвищуючи їхній ККД. На даний момент існує кілька основних різновидів теплогенераторів на твердому паливі, які мають найвищі показники ефективності та надійності:
-
Циліндричні котли тривалого горіння (КТГ) типу Стропуви.
Конструкції в списку розташовані в порядку збільшення ККД. Чим вища ефективність роботи пристрою, тим складніші конструктивні рішення в ньому використовуються. Це ж можна сказати і про матеріали. Для досягнення високих значень ККД та тривалості горіння однієї закладки палива при виробництві ефективних теплогенераторів застосовуються сучасні дорогі матеріали.
Класичні котли
Класичний котел добре підходить для опалення невеликих за площею приміщень. Він здатний безперервно працювати на номінальній потужності від 3 до 5 годин на одній закладці палива. Такий нетривалий період роботи пов’язаний з тим, що тепло генерується практично повністю від прямого горіння палива. Цей спосіб отримання теплової енергії найпростіший, але має відносно невелику ефективність.
Конструкція такого теплогенератора складається з камери завантаження (вона ж камера згоряння або топка), водяного та конвекційного теплообмінника (у деяких моделях). При цьому в стінки котла навколо найгарячіших місць топки вбудована так звана водяна сорочка. Вона являє собою сукупність каналів для руху води всередині корпусу теплогенератора. Водяна сорочка виконує роль основного теплообмінника, знімаючи більшу частину згенерованого в топці тепла.
Більш досконалі моделі, такі як, наприклад, КСГ від Терміко, оснащені додатковим джерелом тепла для теплоносія (води) — конвекційним теплообмінником. Він являє собою систему повітряних каналів, якими рухаються відпрацьовані димові гази. Оскільки ці гази мають високу температуру, з них також можна отримувати тепло. Тому для додаткового теплознімання димові гази запускаються за складнішою траєкторією, де на шляху їхнього прямування розміщені канали для води. Таким чином рідина нагрівається не тільки від контакту з зонами згоряння палива, а й від нагрітих димових газів.
У класичних конструкцій є дві важливі переваги — їхня невисока вартість та повна енергонезалежність. Якщо ваш бюджет обмежений, а єдиним доступним видом палива є дрова чи вугілля, то модель КСГ від Терміко стане оптимальним рішенням у вашому випадку. Те ж саме стосується і власників приватних будинків, дач або невеликих заміських будиночків, які хотіли б організувати повністю автономну систему опалення. Управління температурним режимом здійснюється механічним способом за допомогою спеціального регулятора тяги.
Котли тривалого горіння
Цей різновид теплогенераторів спеціально спроектований таким чином, щоб максимально продовжити роботу пристрою на одній закладці палива. Такі котли мають велику камеру завантаження. При цьому паливо горить тільки в обмеженій області, не поширюючись відразу на весь запас. Крім того, у КТГ паливо частково згоряє, а частково розкладається внаслідок піролізу. Даний процес призводить до утворення піролізних газів, які спалюються при значно вищих температурах, ніж вихідна сировина.
Існує два різновиди КТГ — циліндричні моделі (Стропува та аналоги) та шахтні котли на основі конструкції Холмова. Перші ще називають КТГ верхнього горіння, а другі — КТГ з горінням нижнього шару. Стропува складається з вертикально розташованого циліндричного корпусу, в який зверху завантажується великий обсяг палива. Після заповнення камери завантаження поверх палива встановлюється дископодібний розподільник повітря з вертикальною телескопічною трубою.
У циліндричних теплогенераторів горить тільки верхній шар, який перебуває в безпосередньому контакті з розподільником повітря. Телескопічна труба та розподільник від постійного контакту з високою температурою регулярно виходять з ладу і потребують заміни. Крім того, у зв’язку з тим, що верхній шар постійно горить, додавати паливо в процесі роботи котла не можна. Тому безперервна робота Стропуви виключена — доводиться чекати, поки догорить перша закладка, яка під кінець горить досить слабо. Як наслідок, деякий час, до повноцінного розгоряння наступної партії палива, система опалення недоотримуватиме тепло.
Більш досконалою вважається конструкція шахтного КТГ Терміко. Пристрій складається з двох вертикальних шахт — камери завантаження та другої шахти з теплообмінником. Паливо завантажується в першу шахту, де в нижній її частині починається процес горіння. Теплогенератор спроектований таким чином, що полум’я не поширюється на всю закладку палива, а концентрується в невеличкій області знизу. Це дозволяє збільшити ефективність роботи котла та підвищити час його роботи від однієї закладки.
Крім прямого горіння, у нижній області першої камери протікає також процес теплового розкладання (тління) палива — піроліз. При цьому виділяються піролізні гази, які частково там же і згоряють, а частково проникають у другу шахту. У нижній частині другої камери розташовані спеціальні керамічні каталізатори, де відбувається допалювання піролізних газів. Завдяки спеціальній системі вторинної подачі повітря в шахтних КТГ Терміко цей процес протікає максимально ефективно.
Піролізні котли
Піролізні або газогенераторні котли виробляють тепло за допомогою спалювання піролізних газів. Ці гази утворюються в процесі теплового розкладання палива (тління). Температура їхнього горіння досягає $1100$ °C, що значно вище за середню температуру прямого горіння палива. Таким чином, при однаковому обсязі вихідної сировини піролізний теплогенератор здатний отримати у 2-3 рази більше теплової енергії, ніж класичний котел прямого горіння.
Конструктивно піролізний котел складається з вертикальної камери, розділеної на дві частини — верхню, де відбувається утворення піролізних газів, та нижню, де ці гази спалюються. За передачу тепла в систему опалення відповідає водяна сорочка та/або водотрубний теплообмінник. У моделі Терміко Еко П додатково передбачений конвекційний теплообмінник. Він дозволяє отримувати тепло від розігрітих димових газів. Таке рішення не тільки підвищує ККД теплогенератора, а й знижує температуру димових газів на виході з пристрою, що запобігає утворенню конденсату в димоході.
При використанні дров у більшості випадків піролізний теплогенератор потребує дуже сухої деревини (вологість до 20%). Щоб отримати таку вологість, дрова потрібно зберігати під навісом, що провітрюється, від одного до півтора року. Модель Терміко Еко П є єдиним винятком серед сучасних піролізних котлів. Інженери компанії розробили ряд рішень, завдяки яким котел здатний працювати на дровах із вологістю до 40%.
Конструкція піролізного котла Termico дає можливість експлуатувати його безперервно, постійно додаючи паливо в процесі роботи. Завдяки об’ємній камері завантаження такий котел здатний видавати номінальну потужність протягом 10-12 годин на одній закладці. Терміко Еко П виходить у режим піролізу вже через 10-20 хвилин з моменту старту, що в 3-5 разів швидше за аналоги. ККД моделі становить 90%, завдяки чому на обігрів будинку потрібно мінімальну кількість палива.
Підсумок: Якщо вас цікавить максимальна економія на сировині, піролізний котел Терміко ЕКО П буде найкращим рішенням. Найбюджетнішим варіантом з точки зору одноразового вкладення стане класичний енергонезалежний котел КСГ від Терміко. Якщо ж потрібна максимальна тривалість роботи на одній закладці, рекомендуємо шахтні КДГ Терміко — на дровах такий котел може працювати понад добу без дозавантаження.
